Método RAOS

Método RAOS:

El método que se denomina Remoción de Arsénico por Oxidación Solar (RAOS), fue desarrollado por científicos suizos, para combatir la intoxicación por As en Bangladesh.

Descripción del método:

El proceso RAOS, desarrollado por Hugh et al. es una técnica simple que ha probado ser eficaz para la remoción de arsénico, especialmente en zonas rurales de escasos recursos alternativos. La versión RAOS adaptada a la realidad local de países como Brasil, Chile, Méjico y Trinidad y Tobago, dentro del Proyecto OEA/AE 141/2001, consiste en almacenar el agua para beber en botellas de plástico, luego adicionarle hierro por medio de trozos de alambre de fardo y unas gotas de jugo de limón y dejarla expuesta al sol por varias horas.

El agua contaminada contenida en una botella PET se mezcla con algunas gotas de limón y una fuente de Fe(II), se agita para oxigenarla durante unos minutos y se expone a la radiación solar durante 4 – 5 h. Durante la exposición, la radiación UVA solar genera radicales libres de alto poder oxidante, tales como los radicales hidroxilo, OH*, que oxidan el Fe(II) a Fe(III) y el As(III) a As(V). Los flóculos de ferri-hidrita formados adsorben y co-precipitan el As(V), removiéndolo de la fase líquida. La capacidad de tratamiento en proceso discontinuo es limitada (< 20 L/d por metro cuadrado de superficie expuesta).
En pruebas de laboratorio se ha conseguido que el método RAOS remueva el arsénico en un 99,82 %, dejando al agua tratada transparente y con buen sabor.

Método RAOS desarrollado en la UPB:

Gestión 2010

a) Pruebas batch sin agitación usando aguas contaminadas sintéticas: Las pruebas se realizaron en un foto-reactor, un tubo de vidrio y una botella PET de 2L, colocadas en un soporte de aluminio que permite variar la inclinación de 0 a 45° y la posición longitudinal en 360° [16].

Pruebas simultáneas sin agitación, realizadas aplicando la radiación UV solar a aguas sintéticas, demostraron que la remoción de As(V) en el foto-reactor es más rápida que en un tubo de vidrio sólo y en una botella PET de 2 litros, logrando remociones mayores al 98% en todos los casos. Los tiempos para la aparición de los flóculos de complejo Fecitrato fueron de 40, 50 y 90 min respectivamente, para intensidades de radiación UVA integral (290-390 nm) entre 50 y 70 W/m².

b) Pruebas batch con agitación controlada con aguas contaminadas sintéticamente: Se siguió el mismo procedimiento anterior con la siguiente variante: Se irradiaron 2 L de las soluciones de As(V) de 1000 μg/L en agua destilada durante 5, 10 y 15 min para el reactor tubular; 15, 20 y 25 min para el tubo de vidrio y 30, 40, 50 y 60 min para la botella PET de 2 L. Luego, dentro del recinto de laboratorio (RUVA = 0,1 W/m² ), se procedió a agitar las soluciones a 50-52 rpm en un vaso de precipitado de 2 L y con un agitador provisto de un aspa de 3” de largo por 1” de ancho colocada a 2,25” desde el fondo del vaso.

Pruebas de irradiación seguidas de agitación controlada a 30-33 s-1 de gradiente de velocidad, demostraron que el foto-reactor acelera el proceso de formación de flóculos fácilmente sedimentables al cabo de 20-30 min de agitación. Los tiempos de irradiación óptimos para el foto-reactor, el tubo y la botella son de 15, 25 y 60 min, respectivamente.

c) Pruebas de operación continua con agitación controlada en agua subterránea contaminada sintéticamente: Se siguió el mismo procedimiento anterior con la siguiente variante: Se prepararon 50 L de solución (1000 μg-As(V)/L de agua de pozo de laboratorio) en un tanque de plástico de 130 L de capacidad. Se irradió permanentemente un flujo continuo de 440 mL/min (que equivale a 15 min de tiempo de residencia hidráulico promedio para un volumen expuesto de 6,6 L, es decir, 15 min de irradiación). La solución saliente se recolectó en otro tanque de plástico y los últimos volúmenes (luego de haberse establecido un régimen permanente) se recolectaron en vasos de precipitado de 2 L para su agitación a 33 s-1 de gradiente de velocidad en ausencia de radiación UVA.

Pruebas en régimen de flujo continuo en un foto-reactor de aproximadamente 1 m2 de área, con un tiempo de residencia hidráulica (igual al tiempo de irradiación) de 15 min, mostraron la formación inmediata de flóculos fácilmente sedimentables cuando se agitan a 33 s-1 durante 20-30 min, lográndose una remoción del 98,36% una concentración remanente de 16,5 mg/L
de As(V) en aguas decantadas. Esto significa que se pueden tratar aproximadamente 130 Lm-2 en una jornada de 6 horas de radiación UVA de 50-70 Wm-2 de intensidad.

Gestión 2011

Se construyó y caracterizó cuatro foto-reactores tubulares de sección semi-circular, y se aplicaron al tratamiento de aguas subterráneas contaminadas con As(V), utilizando las técnica de la Remoción de Arsénico por Oxidación Solar (RAOS) [13]. Los concentradores solares fueron construidos reciclando materiales desechados: tubos de vidrio proveniente de lámparas de Ne, tubos de desagüe sanitario de 6” (PVC) y láminas de hojalata comercial, recubiertos por láminas de aluminio. Los diámetros de los foto-reactores fueron de 15 cm, 31,7 cm, 47,6 cm y 70,7 cm. Poseen una capacidad de radiación equivalente a 2,47, 4,73, 6,88 y 10,02 soles, respectivamente.
Pruebas simultáneas sin agitación en los cuatro foto-reactores, mostraron que la remoción de As en el foto-reactor de mayor diámetro es más rápida, con remociones mayores al 80% en todos los casos. Los tiempos de crecimiento de los flóculos hasta tamaños mayores a 0,45 μm (tamaño del microfiltro) fueron de 2-3, 3-4, 4-5 y 6-8 min para los fotoreactores de 71, 48, 32 y 15 cm de diámetro, respectivamente, para intensidades de radiación UVA integral incidente (290-390 nm) entre 56,8 y 59,5 W/m².
Pruebas de irradiación seguidas de agitación controlada a 18-22 s-1 de gradiente de velocidad, mostraron que el fotoreactor de diámetro mayor acelera el proceso de formación de flóculos fácilmente sedimentables (0,5 – 1,0 mm de tamaño e índices de Willcomb de 6-8). Los tiempos de irradiación para los foto-reactores de 15 cm de diámetro (intensidad de radiación UVA efectiva de 141 W/m² ), 32 cm de diámetro (274 W/m²), 48 cm de diámetro (409 Wm-2) y 71 cm de diámetro (569 Wm-2), fueron 15, 7,5, 5 y 3 min, respectivamente. Los tiempos de aparición del flóculo durante la agitación fueron inmediatos en todos los casos.
La relación empírica entre las velocidades de crecimiento de flóculos hasta 0,5 mm y las intensidades de radiación UVA efectiva es lineal (r = 0,990), en el intervalo experimental estudiado. Esto significa que la generación de radicales libres en la solución, propiciada por la cantidad de fotones de diapasón UVA, es todavía la etapa limitante del proceso global de formación de precipitados de Fe(OH)3.

Cálculos de capacidad de tratamiento, en régimen continuo (considerando tiempos de residencia hidráulica iguales a los tiempos de irradiación), demuestran la mayor capacidad del foto-reactor de 71 cm de diámetro, logrando un flujo diario de 190 Lm-2 para una operación de 5 h por día. Desde el punto de vista económico y de su construcción, este fotoreactor es más práctico que los reactores de menor diámetro, por la menor cantidad de accesorios y materiales involucrados.

Gestión 2014

Existe una significativa presencia natural de arsénico en aguas subterráneas provenientes de pozos profundos (profundidad mayor a 30 m) de las zonas periurbanas de la ciudad de Cochabamba [6]. Cerca de la mitad de las muestras presentan valores superiores al valor requerido por la Norma Boliviana de Agua Potable (NB 512) de 10 μg/L. Dentro del periodo seco (8 meses) cerca del 40% de las muestras la superan en más de 10 veces.
Las aguas subterráneas de las zonas periurbanas afectadas son del tipo calcio-bicarbonato (Ca-HCO3) por su predominancia sobre otros cationes (magnesio, sodio, potasio) y aniones (nitratos, sulfatos, cloruros y fosfatos). Son ligeramente alcalinas (pH 7,4 – 8,3) y sus concentraciones de hierro Fe (II) y manganeso Mn (II) disueltos son relativamente altas, variando entre < 0,1 y 2,1 mg/L y <0,1 y 1,2 mg/L respectivamente. Son moderadamente reductoras, variando su potencial óxido-reducción (ORP) entre -12,5 y 69 mV, lo que indica que el arsénico presente puede distribuirse entre sus iones arsenitos As (III) y arseniatos As(V).

El sistema de tratamiento piloto basado en la aplicación de colectores solares en la remoción de arsénico, mediante el proceso RAOS, fue satisfactorio incluso en días nublados con remociones mayores al 80%, logrando reducir la concentración de arsénico hasta valores muy por debajo de lo requerido en la norma boliviana de agua potable.

PUBLICACIONES PRELIMINARES REALIZADAS POR EL CONSORCIO (As-Bolivia)

1. ARSENIC AND OTHER TRACE ELEMENTS IN GROUNDWATER AND ITS IMPACT ON DRINKING WATER SUPPLIES IN THE LOWER KATARI BASIN, BOLIVIAN ALTIPLANO

Autores: Israel Quino, Mauricio Ormachea, Oswaldo Ramos, Prosun Bhattacharya, Raul Quispe, Jorge Quintanilla

Fecha de publicación: 2018/4

Conferencia: EGU General Assembly Conference Abstracts

Volumen: 20, Páginas: 16951

2. HIDROQUÍMICA DE LA PRESENCIA NATURAL DE ARSÉNICO EN AGUAS SUBTERRÁNEAS DE ÁREAS SUBURBANAS DE COCHABAMBA-BOLIVIA Y EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD TÉCNICA DE PROCESOS DE REMOCIÓN

Autores: Ramiro Escalera Vásquez, Mauricio Ormachea Muñoz

Fecha de publicación: 2017/6/30

Revista: Revista Investigación & Desarrollo

Volumen: 1, Número: 17

3. REMOCIÓN DE ARSÉNICO EN AGUAS SUBTERRÁNEAS CON BAJAS CONCENTRACIONES DE HIERRO MEDIANTE MICROFILTROS COMERCIALES

Autores: Ramiro Escalera Vásquez

Fecha de publicación: 2016/7/31

Revista: Revista Investigación & Desarrollo

Volumen: 1, Número: 16

4. GEOCHEMISTRY OF NATURALLY OCCURRING ARSENIC IN GROUNDWATER AND SURFACE-WATER IN THE SOUTHERN PART OF THE POOPÓ LAKE BASIN, BOLIVIAN ALTIPLANO

Autores: Mauricio Ormachea Muñoz, José L Garcia Aróstegui, Prosun Bhattacharya, Ondra Sracek, Maria E Garcia Moreno, Claus Kohfahl, Jorge Quintanilla Aguirre, Jorge Hornero Diaz, Jochen Bundschuh

Fecha de publicación: 2016/8/1

Revista: Groundwater for Sustainable Development

Volumen: 2, Páginas: 104-116, Editor: Elsevier

5. ARSENIC AND OTHER TRACE ELEMENTS IN THERMAL SPRINGS AND IN COLD WATERS FROM DRINKING WATER WELLS ON THE BOLIVIAN ALTIPLANO

Autores: Mauricio Ormachea Muñoz, Prosun Bhattacharya, Ondra Sracek, Oswaldo Ramos, Jorge Quintanilla Aguirre, Jochen Bundschuh, Jyoti Prakash Maity

Fecha de publicación: 2015/7

Revista: Journal of South American Earth Sciences

Volumen: 60, Páginas: 10-20, Editor: Elsevier

6. PRESENCIA DE ARSENICO EN AGUAS DE POZOS PROFUNDOS Y SU REMOCIÓN USANDO UN PROTOTIPO PILOTO BASADO EN COLECTORES SOLARES DE BAJO COSTO

Autores: Ramiro Escalera Vásquez, Mauricio Ormachea, Omar Ormachea, Miguel Heredia

Fecha de publicación: 2014/1/31

Revista: Revista Investigación & Desarrollo

Volumen: 2, Número: 14

7. DISTRIBUTION OF GEOGENIC ARSENIC IN SUPERFICIAL AND UNDERGROUND WATER IN CENTRAL BOLIVIAN HIGHLANDS

Autores: Mauricio Ormachea Muñoz, Jorge Quintanilla Aguirre

Fecha de publicación: 2014/12

Revista: Revista Boliviana de Química

Volumen: 31, Número: 2, Páginas: 54-60, Editor: Instituto de Invertigaciones Químicas

8. NATURAL ARSENIC OCCURRENCE IN DRINKING WATER AND ASSESSMENT OF WATER QUALITY IN THE SOUTHERN PART OF THE POOPÓ LAKE BASIN, BOLIVIAN ALTIPLANO

Autores: M Ormachea Muñoz, L Huallpara, E Blanco Coariti, JL García Aróstegui, C Kohfahl, MC Hidalgo Estévez, P Bhattacharya

Fecha de publicación: 2014/4/8

Revista: One Century of the Discovery of Arsenicosis in Latin America (1914–2014)

Páginas: 154-156

9. PRESENCIA NATURAL DE ARSENICO Y SU REMOCIÓN EN AGUAS DE CONSUMO, USANDO COLECTORES SOLARES EN COCHABAMBA BOLIVIA

Autores: Carlos Ramiro Escalera Vásquez

Fecha de publicación: 2013/11/4

Conferencia: XV Congreso Bolivariano AIDIS

10. ARSENIC IN THE THERMAL SPRINGS OF THE CENTRAL BOLIVIAN ALTIPLANO

Autores: Mauricio ORMACHEA

Fecha de publicación: 2013/10/28

Revista: 2013 GSA Annual Meeting in Denver

11. ARSENIC IN VOLCANIC GEOTHERMAL FLUIDS OF LATIN AMERICA

Autores: Dina L López, Jochen Bundschuh, Peter Birkle, Maria Aurora Armienta, Luis Cumbal, Ondra Sracek, Lorena Cornejo, Mauricio Ormachea

Fecha de publicación: 2012/7/1

Revista: Science of the Total Environment

Volumen: 429, Páginas: 57-75, Editor: Elsevier

12. NATURAL ARSENIC OCCURRENCE AND ITS REMOVAL FROM DRINKING WATER USING A TUBULAR PHOTO-REACTOR ENHANCED WITH A SOLAR CONCENTRATOR IN COCHABAMBA, BOLIVIA

Autores: M Ormachea, L Huallpara, J Quintanilla, O Ormachea, R Escalera, Prosun Bhattacharya

Fecha de publicación: 2012/7/6

Revista: Understanding the Geological and Medical Interface of Arsenic-As 2012: Proceedings of the 4th International Congress on Arsenic in the Environment, 22-27 July 2012, Cairns, Australia

Páginas: 305, Editor: CRC Press

13. REMOCIÓN DE ARSÉNICO ASISTIDA POR OXIDACIÓN UV SOLAR (RAOS) EN FOTO-REACTORES TUBULARES DE SECCIÓN SEMICIRCULAR-CINÉTICA DEL CRECIMIENTO DE FLÓCULOS DE FE (OH) 3

Autores: Ramiro Escalera Vásquez, Omar Ormachea Muñoz, Nicolas Casanovas Otero, Mauricio Ormachea Muñoz, Lizángela Huallpara Lliully

Fecha de publicación: 2012/1/31

Revista: Revista Investigación & Desarrollo

Volumen: 1, Número: 11

14. SOLAR UV RADIATION ASSISTED AS (V) REMOVAL (SORAS) FROM NATURALLY CONTAMINATED GROUND WATERS BY MEANS OF A SEMI-CIRCULAR SECTION TUBULAR PHOTO-REACTOR

Autores: Carlos R ESCALERA

Fecha de publicación: 2010/11/3

Revista: 2010 GSA Denver Annual Meeting

15. ARSENIC OCCURRENCE IN THERMAL SPRINGS OF THE CENTRAL BOLIVIAN ALTIPLANO

Autores: Mauricio Ormachea, E Blanco, Oswaldo Ramos, ME García, Prosun Bhattacharya, R Thunvik, G Jacks, L Taquichiri