Por Paul Bergeron
Las civilizaciones han estado usando carbono para tratar el agua durante siglos, y se ha convertido en un caballo de batalla que continúa fortaleciéndose a medida que ocurren más descubrimientos que crean nuevas formas para su uso.
El carbón es capaz de tratar miles de contaminantes orgánicos. Por ejemplo, cuando surgió el concepto de limpieza en seco a mediados del siglo XIX, se usaba benceno, tolueno y xileno. Poco sabíamos las cosas terribles que hacían esos productos químicos cuando se vertían en las aguas del área. Ahora se tratan eficazmente con carbón.
Otras soluciones podrían implementarse poco a poco en 2022 a medida que el mundo se recupera de los desafíos de gestión de la cadena de suministro—entre otras cosas provocadas por la pandemia.
Insight Partners informó que Estados Unidos, India, Brasil, Rusia, el Reino Unido, Francia, España, Italia, Turquía, Alemania, Colombia y Argentina se encontraban entre los países más afectados en términos de casos y muertes por COVID-19 en 2021, y sus industrias de productos químicos y materiales continúan sufriendo graves interrupciones, como interrupciones en la cadena de suministro, cancelaciones de eventos tecnológicos y reaperturas de oficinas retrasadas como resultado de este brote.
Varias empresas están trabajando para ponerse al día con los retrasos en las entregas de productos y la disminución de ventas futuras de sus productos desde el año pasado.
Nuevos Avances en el Horizonte
El bloque de carbón avanzado es quizás la técnica líder utilizada para purificar el agua potable.
Un fabricante de filtros establecido está lanzando una nueva tecnología de bloque de carbón en el segundo trimestre de 2022 que ha sido desarrollada, probada y validada para la eliminación de virus, bacterias y quistes, así como para eliminar o reducir el sabor y el olor a cloro (CTO) y cloramina.
El fabricante cree que su proceso patentado podría ser la Gran Solución para la purificación del agua en relación con la eliminación/reducción microbiológica con tecnología de bloque de carbón para el punto de uso. El bloque de carbón se usa a menudo para tratar el agua en el punto de uso, en lugar de tratarla en el punto de entrada.
Las pruebas de laboratorio han demostrado la eliminación de bacterias a una reducción de >6 log; virus a una reducción logarítmica >4 y quistes a una reducción logarítmica >3. (Tres logaritmos es 99.9; cuatro logaritmos es 99.99, etc.)
El Tamaño del Mercado de ACF Crecerá Significativamente
Graphical Research (GR) publicó hace un año un estudio “Tendencias del mercado de fibra de carbón activado (FCA) en América del Norte, Europa” para un período de pronóstico de 2021-2027.
Emitido en julio de 2021, escribió que se anticipa que el tamaño del mercado global de fibra de carbón activado registrará una tasa de crecimiento sustancial durante ese período de pronóstico, ya que los materiales de FCA son bastante útiles en aplicaciones de tratamiento de agua, ya que ayudan a eliminar las impurezas del agua utilizada en instalaciones comerciales y residenciales.
Según GR, la industria química y de solventes ha visto un mayor uso de FCA en los últimos años en varias regiones. “Los gobiernos están imponiendo reglas y regulaciones estrictas en el sector químico para reducir sus tasas de emisión. Se están produciendo importantes avances tecnológicos en la industria para hacer que estas fibras estén bien equipadas para diferentes aplicaciones en el mercado de solventes”.
Entre sus tendencias identificadas está que las necesidades de tratamiento de agua aumentarán en América del Norte.
“Se espera que el tamaño del mercado de fibra de carbón activado [de América del Norte] alcance un valor de casi $530 millones durante el período de pronóstico”, escribió GR. “Una de las razones de esto es la necesidad cada vez mayor de contar con instalaciones de tratamiento de agua y las estrictas normas y reglamentos establecidos con respecto al acceso a agua y aire limpios. Ha aumentado la producción de filtros de FCA en varios purificadores de agua que extraen impurezas y proporcionan agua potable”.
Como se indicó anteriormente, muchas empresas están involucradas en la formulación de estrategias para desarrollar productos avanzados que harán un uso efectivo de FCA. “Otro factor que aumentará la demanda de FCA es un mayor sentido de conciencia entre las industrias de América del Norte sobre los posibles efectos nocivos del uso de materiales a base de petróleo en el medio ambiente”, escribió GR.
Las estrictas reglas y regulaciones impuestas por el gobierno para usar materiales renovables para producir FCA para combatir el calentamiento global han llevado a los fabricantes a cambiar a recursos ecológicos como la biomasa. “La biomasa se está convirtiendo en una materia prima bastante popular para producir FCA debido a características beneficiosas como recursos ecológicos, disponibilidad a bajo costo y alta capacidad de renovación”, escribió GR.
Los adsorbentes de base biológica (también conocidos como biosorbentes) se pueden producir a partir de materias primas de bajo costo, como desechos o subproductos de biomasa agrícola, que tienen capacidades de adsorción comparables a otros adsorbentes químicos, y estos materiales se pueden desechar de manera segura.
Uso de Tratamiento de Carbón Activado
El tratamiento con carbón activado es el tratamiento más estudiado para la eliminación de PFAS, según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA, por sus siglas en inglés).
El carbón activado se usa comúnmente para adsorber compuestos orgánicos naturales, compuestos de sabor y olor, y químicos orgánicos sintéticos en sistemas de tratamiento de agua potable. La adsorción es el proceso tanto físico como químico de acumulación de una sustancia, como PFAS, en la interfaz entre las fases líquida y sólida. El carbón activado es un adsorbente eficaz porque es un material altamente poroso y proporciona una gran superficie en la que se pueden adsorber los contaminantes.
El carbón activado está hecho de materiales orgánicos con alto contenido de carbono, como madera, lignito y carbón; y a menudo se usa en forma granular llamada carbón activado granular (CAG).
Se ha demostrado que el CAG elimina eficazmente las PFAS del agua potable cuando se usa en un modo de filtro de flujo continuo después de que ya se hayan eliminado las partículas.
El investigador de la EPA, Thomas Speth, en comentarios publicados en el sitio web de la EPA, dijo que el CAG puede ser 100 por ciento efectivo por un período de tiempo, dependiendo del tipo de carbón usado, la profundidad del lecho de carbón, la tasa de flujo del agua, el PFAS específico que usted necesidad de eliminar, la temperatura y el grado y tipo de materia orgánica, así como otros contaminantes o constituyentes en el agua.
Por ejemplo, el CAG funciona bien con PFAS de cadena más larga como PFOA y PFOS, pero los PFAS de cadena más corta como el ácido perfluorobutanosulfónico (PFBS) y el perfluorobutirato (PFBA) no se adsorben tan bien.
Otro tipo de tratamiento con carbón activado es el carbón activado en polvo (CAP), que es el mismo material que el CAG, pero tiene un tamaño más pequeño. Debido al pequeño tamaño de las partículas, el CAP no se puede usar en un lecho de flujo continuo, pero se puede agregar directamente al agua y luego eliminar con las otras partículas naturales en la etapa de clarificación (tratamiento de agua convencional, membranas de baja presión, microfiltración o ultrafiltración).
Usado de esta manera, el CAP no es tan eficiente ni económico como el CAG para la eliminación de PFAS.
El investigador Speth dice: “Incluso con dosis muy altas de CAP con el mejor carbono, es poco probable que elimine un alto porcentaje de PFAS; no obstante, se puede utilizar para eliminaciones porcentuales modestas. Sin embargo, si se usa, existe un problema adicional con respecto a qué hacer con el lodo que contiene PFAS adsorbido”.
Se han encontrado ciertas tecnologías para eliminar las PFAS del agua potable, especialmente el ácido perfluorooctanoico (PFOA) y el ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS), que son los más estudiados de estos productos químicos. Esas tecnologías incluyen adsorción de carbón activado, resinas de intercambio iónico y membranas de alta presión.
Estas tecnologías se pueden utilizar en instalaciones de tratamiento de agua potable, en sistemas de agua en hospitales o edificios individuales, o incluso en hogares en el punto de entrada o punto de uso.
Demanda Creciente de FCA a Base de Resina Fenólica
Diferentes FCA utilizan una amplia variedad de materiales como celulosa, poliacrilonitrilo (PAN), resina fenólica y brea. De estos recursos, la demanda de FCA a base de resina fenólica aumentará entre los usuarios finales en el mercado de América del Norte. Incluso se espera que este sector crezca a una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) del 6% hasta 2027.
La razón por la cual se prefiere este tipo de FCA para distintas aplicaciones es por sus propiedades como alto aislamiento térmico, procesamiento más rápido y mayor resistencia a la corrosión. Tiene una tasa de toxicidad baja y posee una alta estabilidad térmica a diferencia de los FCA a base de resina de brea.
El FCA basado en fenólico es rentable y está fácilmente disponible, lo que lo convierte en una opción popular entre los usuarios finales.
Perspectivas del Mercado de Adsorbentes de Agua
Insight Partners dijo que el crecimiento en el mercado de adsorbentes de agua potable puede vincularse a la rápida urbanización junto con el crecimiento económico y la creciente demanda de bioadsorbentes.
Según su nuevo estudio de investigación “Mercado de adsorbentes de agua potable hasta 2027 – Análisis y pronóstico global – por producto y geografía”, se proyecta que el tamaño del mercado de adsorbentes de agua potable alcance los $698.17 millones para 2027 desde $ 529.21 millones en 2020; se espera que crezca a una CAGR del 4% de 2020 a 2027.
Los adsorbentes se utilizan ampliamente para eliminar las impurezas del agua potable, mejorando así la calidad general del agua. Las estrictas regulaciones relativas a la calidad del agua, respaldadas por varias iniciativas de los gobiernos para fomentar las inversiones en las industrias de tratamiento de agua, están provocando la demanda de adsorbentes de agua potable.
Según el producto, el mercado de adsorbentes de agua potable se segmenta en zeolita, arcilla, alúmina activada, carbón activado, óxido de manganeso, celulosa y otros, según Insight Partners. En 2019, el segmento de carbón activado dominó el mercado al representar el 52.8% del mercado total.
Este método es efectivo para eliminar sustancias orgánicas (como sabores y olores no deseados, microcontaminantes), cloro, flúor o radón del agua potable o aguas residuales. Debido a la inclusión de carbono e hidrógeno en su composición, el carbón activado es el producto más eficaz para la eliminación de contaminantes orgánicos.
Se Pronostica un Mayor Uso para Asia-Pacífico
GR también sugirió que los esfuerzos en el campo FCA aumentarán en Asia-Pacífico y se espera que el tamaño del mercado supere los $381.4 millones en valoración para 2027.
GR dijo que hay una serie de proyectos de investigación que se están llevando a cabo en el campo de FCA para comprender los usos potenciales de este producto en diferentes áreas comerciales.
Las organizaciones de investigación están involucradas en la identificación o creación de nuevos procesos y materiales precursores que jugarán un papel vital en la producción de FCA. Muchos países de la región APAC están presenciando una rápida industrialización que verá crecer la presencia de industrias de renombre, lo que impulsará la demanda de FCA.
Europa Utiliza ACF para el Tratamiento de Aguas Residuales
Además, GR dijo que el tratamiento de aguas residuales impulsará el uso de FCA en Europa.
“La creciente necesidad de gestionar las aguas residuales de manera eficiente impulsará la demanda del uso de fibras de carbón activado en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales”, escribió. “De hecho, se espera que la cuota de mercado de Europa del segmento registre una CAGR del 6.7 % hasta 2027”.
Varias empresas están creando tecnologías innovadoras para hacer que el proceso de gestión de aguas residuales sea lo más avanzado y ecológico posible. La Unión Europea está introduciendo normas y reglamentos estrictos para salvaguardar la salud pública e instar a las industrias a reducir sus tasas de emisión y contribuir significativamente a revertir los efectos nocivos de la contaminación y el cambio climático.
Según GR, “Un factor importante que ayudará a que la industria crezca a un ritmo más rápido es que estas fibras son capaces de extraer impurezas de los sistemas de agua y juegan un papel importante en la reducción del crecimiento bacteriano en gran medida”. “Incluso se pueden usar en sistemas de agua residenciales para proporcionar agua potable”.
Mercado de adsorbentes de agua potable: Un panorama competitivo
En 2019, América del Norte ocupó la mayor parte del mercado mundial de adsorbentes de agua potable, según Insight Partners. El crecimiento del mercado en la región se atribuye a las estrictas regulaciones gubernamentales relacionadas con la calidad del agua, el enfoque y mejores estándares de vida, además de la rápida urbanización.
Además, las inversiones significativas en actividades de investigación y desarrollo con un enfoque cada vez mayor en adsorbentes orgánicos o bioadsorbentes y adsorbentes de bajo costo están promoviendo aún más el crecimiento del mercado de adsorbentes de agua potable en América del Norte.
Factores como la actividad humana, la urbanización no planificada, la rápida industrialización y el uso no calificado de los suministros de agua naturales han llevado al deterioro de la calidad del agua con el tiempo.
La implementación de políticas ambientales estrictas ha llevado al advenimiento de procesos o materiales sólidos, económicamente viables y ambientalmente sostenibles, incluidos adsorbentes orgánicos o de base biológica, como cáscaras de coco, carbón y madera.
Acerca del Autor
Paul Bergeron ha sido reportero de múltiples industrias durante 30 años, cubriendo energía y sustentabilidad, administración de propiedades, tendencias globales de recursos humanos, pequeñas empresas, tecnología y carreras de caballos. Actualmente es editor ejecutivo de su empresa autogestionada de mercadeo de contenido, Thought Leadership Today en Herndon, Virginia.