Desinfección ultrasónica del agua de lastre

El sistema de tratamiento ultrasónico ha demostrado su eficacia para eliminar bacterias, plancton y organismos de mayor tamaño.
La desinfección ultrasónica del agua de lastre es un tratamiento mecánico/físico que evita la dosificación de sustancias químicas activas potentes y costosas en el agua de lastre. Esto garantiza una compatibilidad ambiental ideal, combinada con una elevada eficacia biológica en la destrucción e inactivación de organismos vegetales y animales y de microorganismos presentes en el agua de lastre.

Antecedentes

«Si un buque navega sin carga o parcialmente cargado, necesitará lastre para mantener su estabilidad y seguridad. A menudo se utiliza agua como lastre, pero, al recogerla en el lugar de origen, pueden incorporarse al agua diversos organismos, normalmente miembros de la comunidad planctónica que podrían ser ajenos al lugar de destino (alóctonos) y causar una contaminación biológica no deseada. Para evitar esta posible contaminación, debemos utilizar un sistema eficaz para esterilizar el agua de lastre.» [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Las especies acuáticas invasoras constituyen una de las cuatro mayores amenazas para los océanos del mundo y pueden causar impactos extremadamente graves en el medio ambiente, la economía y la salud pública. Para evitar la introducción de moluscos plaga (mejillones cebra, almejas asiáticas y otros), pueden aplicarse diversos tratamientos de esterilización del agua de lastre (también denominados desinfección o neutralización). Un tratamiento habitual es la limpieza química del agua de lastre. Las sustancias químicas utilizadas son perjudiciales para el medio ambiente y costosas. Ante el aumento de las exigencias legales para la gestión del agua de lastre, se están incorporando a bordo de los buques tratamientos alternativos del agua de lastre –por ejemplo, la desinfección ultrasónica–.

Esterilización ultrasónica del agua de lastre

El tratamiento ultrasónico del agua de lastre es un método mecánico/físico que evita el uso de sustancias químicas perjudiciales y costosas. Las fuerzas de cavitación eliminan pequeños organismos acuáticos y microorganismos. Varios estudios ya han demostrado que los ultrasonidos alcanzan un alto nivel de eficacia biológica frente a las larvas velígeras del mejillón cebra, los nematodos, las bacterias y los virus.

Conjunto de equipos ultrasónicos con 120 kW de potencia de proceso

Desinfección ultrasónica mediante cavitación

Las ondas ultrasónicas de alta potencia generan burbujas de cavitación en los líquidos, que producen intensas fuerzas de cizallamiento y grandes esfuerzos mecánicos. Cuando las ondas ultrasónicas intensas se acoplan a los líquidos, las ondas sonoras que se propagan por el medio líquido producen ciclos alternos de alta y baja presión, cuya tasa de repetición depende de la frecuencia. Durante el ciclo de baja presión (fase de rarefacción), las ondas ultrasónicas de alta intensidad crean pequeñas burbujas de vacío o cavidades en el líquido. Cuando las burbujas alcanzan un volumen en el que ya no pueden absorber energía, colapsan violentamente durante un ciclo de alta presión (fase de compresión). Este fenómeno se denomina cavitación. Durante la implosión se alcanzan localmente temperaturas muy elevadas (aprox. 5.000K) y presiones muy altas (aprox. 2.000atm). La implosión de la burbuja de cavitación también produce chorros de líquido con velocidades de hasta 280 m/s.
Esta generación y este colapso de burbujas, de gran energía, producen fuerzas hidrodinámicas de cizallamiento y oscilaciones ultrasónicas que rompen y desintegran las paredes celulares de los organismos –eliminándolos eficazmente–.
En cuanto a su compatibilidad ambiental, no se conocen ni se prevén problemas ambientales asociados a la tecnología asistida por ultrasonidos.

Eficacia biológica de los ultrasonidos

Varios estudios han demostrado que los ultrasonidos pueden actuar eficazmente sobre los virus y las bacterias. Los estudios de desinfección con equipos ultrasónicos para esterilizar flujos volumétricos de 100 gpm (galones por minuto), equivalentes a 23 m3/h, han mostrado una reducción de aproximadamente 7 log para el virus de la poliomielitis (< 5 μm) y una reducción de 6-7 log para la bacteria Cryptosporidium parvum. Con los nematodos Heliminth ova, Ascaris (8-10 μm) y las larvas velígeras del molusco mejillón cebra (70 μm), se logró una mortalidad del 100%. La misma tasa de mortalidad del mejillón cebra se ha demostrado en sistemas con un caudal de 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Se han alcanzado tasas de inactivación del 100% en organismos de mayor tamaño y una reducción de 6-7 log en bacterias y virus. Con una exposición de 20 sec en un sistema experimental de flujo continuo, se logró una inactivación del 93-98,6% de Cryptosporidium ocyst y una reducción de 4 log con una exposición de 10 sec. en un reactor de laboratorio por lotes. También se han comunicado tasas de inactivación para Cryptosporidium parvum (7 log), huevos viables de helmintos (4,2 log), virus de la poliomielitis (8 log), Salmonella sp. (9 log) y Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
El número de log representa el número de cifras 9 en el porcentaje de reducción. Por ejemplo, una reducción de 2 log significa que se ha inactivado el 99% de los organismos originalmente presentes en el agua. Una reducción de 3 log significa que se ha inactivado el 99,9%, etc.
La capacidad de los sistemas ultrasónicos también depende de la potencia suministrada. Los equipos ultrasónicos de alta potencia/alta intensidad requieren menos tiempo de exposición para provocar la mortalidad, lo que permite tratar caudales más elevados. Estos sistemas ultrasónicos pueden utilizarse para el lastrado y el deslastrado.
(véase Sassi et al. 2005, p. 49)

Ventajas de la neutralización ultrasónica del agua de lastre

• sin productos químicos
• respetuosa con el medio ambiente
• eficaz y eficiente
• efectos sinérgicos
• bajo mantenimiento
• funcionamiento seguro y sencillo
• robusta y fiable
• escalable a cualquier tamaño

Equipos ultrasónicos

Hielscher está especializada en el diseño y la fabricación de equipos ultrasónicos industriales de alta potencia para su instalación en entornos exigentes. El polvo y la suciedad, los niveles elevados de humedad y los entornos adversos no dañan los sonicadores industriales (serie UIP). Estos equipos para servicio intensivo están diseñados para funcionar de forma permanente (24h/ 7d). Los armarios se suministran preconfigurados y son fáciles de instalar y poner en marcha. El sistema ultrasónico solo debe conectarse a la tubería de alimentación procedente del tanque de agua de lastre (suministro del medio) y a la alimentación eléctrica.
Los equipos ultrasónicos de distintos tamaños, con potencias ultrasónicas de 500 W, 1 kW, 1,5 kW, 2 kW, 4 kW, 10 kW y 16 kW, que pueden instalarse como unidades individuales o como conjunto, permiten obtener la configuración y la capacidad de procesamiento ideales.
¡Háblenos de su volumen de procesamiento! Estaremos encantados de recomendarle un sistema ultrasónico adecuado para las exigencias de su proceso.

Sinergias con otros tratamientos del agua de lastre

Los estudios sobre tecnologías de tratamiento combinadas han demostrado que los ultrasonidos presentan una gran sinergia al combinarse con otros métodos de desinfección del agua de lastre, como el ozono, la cloración, la luz UV, la temperatura o las presiones elevadas. Gracias a su fácil instalación y a sus reducidas necesidades de espacio, los equipos ultrasónicos son idóneos para actualizar y mejorar los sistemas existentes de neutralización del agua de lastre.
¡Háblenos del entorno de su proceso! Estaremos encantados de recomendarle un sistema ultrasónico adecuado para modernizar su sistema a bordo.