Estudio exhaustivo sobre la electrocoagulación por lotes para el tratamiento de aguas residuales reales de tintorería

Por qué importa limpiar el agua coloreada

Desde la ropa que vestimos hasta los alimentos que compramos, los colorantes están por todas partes. Pero fabricar esos colores brillantes suele generar aguas residuales tan contaminadas e intensamente coloreadas que la luz solar apenas las atraviesa, dañando ríos, lagos y la vida que contienen. Este estudio explora un enfoque prometedor «enchufable» para depurar aguas residuales reales de una tintorería empleando electricidad en lugar de grandes dosis de productos químicos añadidos, con el objetivo de una vía más verde y sencilla para devolver el agua industrial turbia a un estado que pueda volver al medio ambiente con seguridad.

Una nueva forma de impulsar la limpieza del agua

Los investigadores se centraron en un método de tratamiento llamado electrocoagulación, que utiliza corriente eléctrica y placas metálicas para extraer contaminantes del agua. En lugar de emplear una configuración tradicional con placas separadas dentro de un tanque, construyeron un nuevo reactor de laboratorio en el que el propio cuerpo metálico del tanque hace las veces de uno de los electrodos. Una única placa metálica colocada en el centro actúa como electrodo complementario. Al aplicar corriente, se generan pequeñas partículas basadas en metal en el agua, que se adhieren a las moléculas de colorante y a otros contaminantes, y se agregan formando grumos mayores que pueden retirarse. Este rediseño aumenta el área activa, mejora la distribución de la corriente a través del agua y facilita el acceso y la limpieza de las superficies metálicas.

Pruebas con aguas residuales reales de fábrica

Para evaluar el funcionamiento práctico de este nuevo reactor, el equipo recogió aguas residuales reales de una tintorería en Isfahán, Irán. Esta agua estaba extremadamente contaminada: contenía más de cien veces el nivel permitido de colorante, cargas orgánicas muy altas, y un color y turbidez intensos. Construyeron seis reactores: tres de aluminio y tres de hierro, todos operados con exactamente el mismo volumen de agua. En cada reactor, una placa metálica central actuó como ánodo mientras que las paredes de la caja actuaban como cátodo. Los científicos variaron dos parámetros clave: la distancia entre la placa central y la pared del tanque (2, 5 o 7 centímetros) y el tiempo que el agua permanecía en el reactor (de 10 a 30 minutos). En cada ensayo midieron cuánto color, turbidez y contaminación orgánica se eliminó, así como la energía consumida, la velocidad de desgaste de las placas metálicas, la cantidad de lodo formado y cómo cambiaron la acidez (pH) y la conductividad eléctrica del agua.

Encontrar el punto óptimo

Los experimentos revelaron un delicado equilibrio. Cuando las placas estaban muy juntas, la corriente era intensa, lo que aceleraba la eliminación de contaminantes pero también aumentaba el consumo de energía, la corrosión del metal, la producción de lodos y las variaciones del pH, especialmente en el caso del hierro. Separaciones mayores redujeron las necesidades energéticas y la pérdida de metal, pero también disminuyeron la capacidad de limpieza porque se generaban menos partículas metálicas útiles y burbujas de gas. El tiempo también importó: la mayor parte de la mejora en la calidad del agua se produjo en los primeros 20 minutos. Más allá de ese límite, los beneficios se estabilizaron y las superficies metálicas empezaron a desarrollar capas pasivas que ralentizaban el proceso. En general, los electrodos de aluminio mostraron un rendimiento superior al del hierro, eliminando más color y partículas mientras mantenían el pH más cercano a la neutralidad, lo cual es mejor tanto para el tratamiento posterior como para la vida acuática.

Qué ocurre con los lodos y las sales

Durante el tratamiento, los contaminantes y las partículas metálicas se combinan en un lodo que se deposita fuera del agua. El equipo constató que el hierro produjo más lodo y de mayor densidad que el aluminio, vinculado a una corrosión más intensa y a pH más altos. El lodo de aluminio era más ligero y más fácil de separar. Los análisis mostraron que el material sólido contenía minerales comunes, incluidos carbonato de calcio y compuestos de aluminio, mientras que el líquido residual presentaba principalmente sales disueltas inofensivas. La conductividad eléctrica generalmente disminuyó durante el tratamiento, reflejando la eliminación de iones disueltos al incorporarse a los flóculos sedimentantes. Estos resultados sugieren que, con un manejo adecuado, el lodo sobrante y el agua tratada pueden gestionarse de formas que limiten la contaminación secundaria, e incluso en algunos casos el lodo podría reutilizarse como material en otros procesos.

Agua más limpia con menos esfuerzo

Al comparar muchas combinaciones de material de placa, separación y tiempo de tratamiento, los investigadores identificaron condiciones de operación que ofrecen una limpieza sólida sin un consumo excesivo de energía ni generación excesiva de residuos. El mejor compromiso se obtuvo con reactores de aluminio con una separación de 5 centímetros y 20 minutos de tratamiento. En estas condiciones, el sistema eliminó aproximadamente el 83% de dos medidas clave de contaminación orgánica, casi todos los sólidos en suspensión y el color, y más del 90% de la turbidez. De forma importante, lo logró sin añadir productos químicos extra, basándose principalmente en electricidad y placas metálicas reciclables. Para el lector general, la conclusión es clara: con un diseño inteligente, un reactor impulsado eléctricamente puede transformar aguas fabriles profundamente contaminadas y muy coloreadas en agua mucho más limpia de manera rápida y eficiente, ofreciendo una herramienta práctica para las industrias que desean proteger los ríos y reducir su huella ambiental.

Cita: Rezaei, S., Heidarpour, M., Aghakhani, A. et al. Comprehensive study on the batch electrocoagulation for real dyeing wastewater treatment. Sci Rep 16, 9167 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40437-2

Palabras clave: aguas residuales de tintorería, electrocoagulación, tratamiento de agua, contaminación industrial, electrodos de aluminio