2013EJERCICIO 3:

APROVECHAMIENTO INTEGRAL DEL ALGODÓN

Universidad Nacional de UcayaliFacultad de Ciencias Forestales y AmbientalesEscuela Profesional de Ingeniería Ambiental

Título de la monografía:

EJERCICIO 3

APROVECHAMIENTO INTEGRAL DEL ALGODÓN

Curso : Procesos Industriales y Tecnologías Limpias

Docente : Ing. Elmer Nieto Ampuero

Estudiantes :

Díaz Cárdenas Anthony Alfredo Lazo Arévalo Mabel Ruíz Ruíz Juan Arturo Torres Mozombite Gerson Adao Velázquez Díaz Mindy Kriss

Ciclo : X

Fecha : 11 de Octubre de 2013

I. INTRODUCCION

Química verde o química sustentable, es decir el uso de la química para prevenir la contaminación a través del diseño de productos y procesos químicos que sean ambientalmente benignos- ha crecido sustancialmente desde su aparición a principios de los años 90. Este crecimiento está basado en un fuerte desarrollo científico guiado por la necesidad económica de lograr un desarrollo sustentable. Se trata de una herramienta imprescindible cuando se hace necesario introducir mejoras tecnológicas ya que se ocupa de estudiar y modificar todos los aspectos de los procesos químicos que generen impactos negativos tanto sobre la salud humana como sobre el ambiente. Se parte de la base de que el camino más eficiente para prevenir la contaminación consiste en

Diseñar productos nuevos que sean útiles y viables comercialmente pero cuya toxicidad sea mínima

Diseñar –para productos ya existentes- pasos sintéticos alternativos que no requieran sustratos o solventes tóxicos ni generen subproductos tóxicos.

La necesidad de reducir o eliminar el uso o generación de sustancias peligrosas en el diseño, manufactura y aplicación de los productos químicos de manera tal de prevenir la contaminación pone al químico ante un cambio muy importante tanto en la forma de encarar la resolución de los problemas como en su formación profesional. Tradicionalmente el químico ambientalista se especializó en monitorear el entorno para detectar contaminantes y buscar la forma de eliminarlos o minimizar sus efectos. En la medida en que las estrategias preventivas vayan imponiéndose deberá ocuparse de idear y poner en marcha mecanismos que permitan que su actividad resulte inocua para el medio ambiente. Es necesario modificar los procesos sintéticos pero también se deben desarrollar nuevas metodologías de detección, identificación, monitoreo y separación de contaminantes naturales e industriales, entender mejor los procesos catalíticos que ocurren en los aerosoles, conocer mejor los mecanismos de los cambios fotoquímicos y los de toxicidad (tanto para el hombre como para los ecosistemas), etc. A lo largo de la historia los químicos se han ocupado de diseñar y rediseñar sus productos para lograr una mayor eficiencia en los procesos. A partir de la consideración de las propiedades físicas y químicas de las distintas moléculas en estudio se buscaba obtener productos con propiedades específicas. De esta forma han sido los principales arquitectos de los productos actualmente en uso y

son sus diseños estructurales los que tienen efectos tanto sobre el ser humano como sobre el ambiente. Tradicionalmente los criterios para priorizar una vía de síntesis sobre otra se basaron en la disponibilidad y precio de materias primas, en los rendimientos del proceso y en el consumo de energía. A partir de la puesta en marcha de estrategias preventivas a estos criterios hay que agregarle los relacionados con la toxicidad (tanto para el ser humano como para los ecosistemas) a lo largo no solamente del proceso de síntesis sino del ciclo de vida del producto que debe

Ser comercialmente útil Presentar una mínima toxicidad tanto para el ser humano como para el

ambiente Ser fabricado en procesos viables No contribuir a la contaminación.

II. EJERCICIO N° 03 - APROVECHAMIENTO INTEGRAL DEL ALGODÓN

Flujo del proceso de producción del algodón

1. Prehumectado.- Se humecta el algodón con una solución de agua y detergente.

2. Descrude y Blanqueo.- La grasa de la borra de algodón se saponifica y las partículas (cascarilla y basura) se desintegran y emulsionan mediante la reacción atómica del agua oxigenada, en recipiente cerrado y a una temperatura de 90º C; posteriormente se neutraliza la solución con ácido clorhídrico o sulfúrico y a temperatura ambiente

3. Centrifugado.- El algodón es exprimido en centrifuga de canasta.

4. Secado.- El algodón húmedo es secado en un secador de tambores perforados a base de vapor y aire

5. Cardado.- Las fibras de algodón son entretejidas para formar una napa o lámina de algodón.

6. Empaque.- La napa de algodón es enrollada para su embolsamiento en material de polietileno.

Imagen N° 01. Diagrama bloque de proceso de producción del algodón

PRINCIPIOS DE LA QUIMICA VERDE EN EL PROCESO DE PRODUCCION DEL ALGODÓN

1.- Prevenir la generación de residuos.

Descripción de subproductos del algodón

Los siguientes números y descripciones internacionales para alimentos de animales de subproductos de la semilla del algodón se obtuvieron de la Asociación Norteamericana de Controles Oficiales (AAFCO, 2001).

La Harina de semilla de Algodón, Extraída Mecánicamente, es el producto obtenido al moler finamente el pastel que queda después de retirar la mayor parte del aceite de la semilla del algodón por medio de un proceso de extracción mecánica. Debe contener no menos de 36% de proteína cruda. Puede contener un agente de acondicionamiento inerte no tóxico, ya sea nutritivo o no nutritivo o cualquier combinación de lo anterior, para reducir el empastelamiento y mejorar el flujo en una cantidad que no exceda la necesaria para lograr el efecto que se requiere y que en ningún caso exceda del 0.5%.

La Harina de Semilla de Algodón, Extraída por Solventes, es el producto obtenido al moler finamente las hojuelas que permanecen después de retirar la mayor parte del aceite de la semilla de algodón por medio de un proceso de extracción por solventes.

La Harina de Semilla de Algodón por Amoniaco, se obtiene mediante el tratamiento de la harina de semilla de algodón con amoniaco anhidro hasta que se logre una presión de 50 libras por pulgada cuadrada. Está diseñada para ser usada en la alimentación de rumiantes como una fuente de proteína y/o como la única fuente de nitrógeno no proteico en una cantidad que no debe exceder el 20% de la ración total.

La Semilla de Algodón Entera Prensada, Extraída Mecánicamente, se compone de semillas de algodón enteras, maduras, limpias, desborradas y descascaradas, de las cuales la mayor parte del aceite ha sido retirado por presión mecánica. Deben ser designadas y vendidas por su contenido de proteína cruda. Si están molidas, debe

Recepción y almacenamiento

de materials primas

Transporte de las materias ala

planta de produccion

Prehumectado Descubre y blanqueo

CentrifugaSecadoCardadoEmpaque y lotificado

Transporte al almacenamiento

de producto terminado

Almacenamiento de producto terminado

indicarse. Las palabras “extraída mecánicamente” no son requeridas al enlistarla como un ingrediente en un alimento procesado.

Aceite comestible de algodón, La semilla de algodón es muy parecida a la semilla de girasol, puesto que en las dos, el grano productor de aceite se encuentra dentro de una cáscara dura. El aceite se extrae del grano, al ser un aceite vegetal el aceite de algodón no tiene colesterol. Su alto contenido en Vitamina E, antioxidantes, permite que pueda ser almacenado por mucho tiempo. Mezclado con otros aceites y grasas, el aceite de algodón mejorara la calidad y funcionalidad de los mismos. Contiene gran cantidad de ácidos grasos omega-3 y omega-6; ácidos grasos mono y poliinsaturados. Composición equilibrada entre palmítico y oleico (1 a 1) y el doble de linoleico.

2.- Empleo de disolventes seguros

Escogimos este principio, ya que en la producción de algodón se utiliza dos disolventes soda caustica

Para una producción orgánica de algodón se utilizan el ácido sulfúrico y el agua oxigenada

Blanqueo.-Las materias colorantes en el lixiviado experimentan un oscurecimiento de color pardo el cual desaparecerá mediante está operación, el blanqueo se efectúa mediante la acción oxidante de los hipocloritos a la concentración de .5 por 100 de cloro activo. Después sigue un lavado y finalmente un tratamiento por ácido sulfúrico diluidos, en la acidulado seguido de un lavado final elimina prácticamente los restos de hipoclorito y de compuestos minerales que las fibras pudieran retener.

Obtención

Para obtenerlo se hace una mezcla de 1 volumen de ácido nítrico (HNO3) y tres volúmenes de ácido sulfúrico (H2SO4), pues la reacción de la celulosa con el ácido nítrico, además de formar la nitrocelulosa, produce agua, la cual diluye rápidamente al ácido nítrico. Al ser el ácido sulfúrico higroscópico, éste toma el exceso de agua en la reacción sin diluir al ácido nítrico.

3.- Disminución del consumo de energía

Blanqueado Gentil a Baja Temperatura

Huntsman Textile Effects y Genencor han desarrollado una nueva tecnología de enzimas que ofrece un proceso de blanqueado mejor y sostenible.

Ahorros de energía

Es posible obtener ahorros en el consumo de energía de casi un 50% debido a las considerables bajas temperaturas usadas en el tratamiento y en el enjuagado en comparación con sistemas de blanqueado tradicionales. No se requiere neutralización y se pueden omitir al menos uno o dos baños de enjuagado, lo que lleva a una reducción substancial en el consumo de agua.

Cuando se trata el algodón, es posible obtener ahorros en comparación con los métodos tradicionales de blanqueado gracias al hecho de que la pérdida de peso es

reducida considerablemente. Como el material permanece neutralmente suave y voluminoso, es posible obtener ahorros en el suavizamiento, y se pueden lograr niveles de suavidad previamente inalcanzables.

El nuevo proceso de blanqueado ofrece mejoramientos en la producción correcta desde la primera vez, reduciendo costosos re-procesamientos y productos de segunda calidad, y ofreciendo las siguientes ventajas.

4.- Empleo de materias primas provenientes de recursos renovables

Solo se emplea el agua como materia prima.

Fundamental en todo el proceso para la humectación del algodón en forma de solución durante el proceso de humectado.

5.- Diseño para la degradación

En la producción del algodón, se neutraliza la solución con ácido clorhídrico o sulfúrico y a temperatura ambiente, en el proceso de descubre y blanqueo.

En este principio refiere al empleo de químicos, soluciones, disolventes, que sean de rápida degradación en el ambiente, ya que con su permanencia extendida puede perjudicar de manera notoria en el ambiente.

6.- Análisis de contaminantes en tiempo real

Dentro de las principales fuentes de contaminación tenemos:

Emisiones a la atmósfera: está constituido por las emisiones del proceso. Generación de residuos: considerado como mecanismo de pérdida para la

planta Descargas de agua.

Descargas de agua.

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

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.

Las pruebas de precisión de toxicidad se realizan mediante ensayos biológicos aplicadas a los efluentes de la planta el cual demuestran los distintos grados de toxicidad acuática.

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. Los químicos empleados son varios pero sólo una cantidad reducida de ellos ingresa en el agua residual.La soda cáustica, es 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.

Por consiguiente, los licores de lavado son altamente alcalinos (pH mayor de 12) y obscuros debido a las impurezas del algodón.

Fuentes de emisión al aire

Las emisiones que van al aire emanan de varios lugares en las operaciones textiles típicas:

•Secadoras de aire caliente.

•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.

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:

Ácido acético Formaldehído.

El ácido acético podría ser emitido por los tanques de almacenamiento a granel en menor medida, 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.

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.