Flotación – Aplicación de la flotación en procesos industriales
En 1886, Carrie Everson, estudiando química y metalúrgica con su marido, por medio de la experimentación descubrió la posibilidad de la ocurrencia de la flotación y registró la patente del proceso. Sin embargo, las patentes más disputadas que involucraban grandes sumas de dinero, se refieren a la aplicación del proceso inicialmente en la separación mineral y en la extracción del cobre a partir de la calcopirita (CuFeS2).
En ese proceso el mineral es pulverizado y combinado con aceite, agua y detergentes. Las partículas de sulfatos pulverizadas y molida son mojada por aceite, pero no por agua. Esta propiedad es esencial para el proceso de flotación, ya que permite la separación de materiales en función de su afinidad con el agua o el aceite.
Entonces el aire es burbujeado a través de la mezcla; el sulfato mineral recubierto de aceite, se adhiere a la burbuja de aire y fluctúa en la superficie con la espuma formada y el residuo no deseado pobre en cobre, se deposita en la parte inferior. Este proceso es conocido como flotación por espuma y es ampliamente utilizado en la industria minera para la separación de minerales.
La remoción de la espuma es bastante simple y la separación de las partículas bastante eficiente. Esto se debe a que las partículas de mineral se adhieren a las burbujas de aire y son llevadas a la superficie, mientras que las partículas de ganga, que son las que no tienen valor económico, se quedan en el fondo del tanque de flotación.
La aplicación en la separación de minerales es el uso más convencional de la flotación seguido de su uso en la recuperación de colorantes en industrias de papel, tratamiento de agua y saneamiento. Además, la flotación también se utiliza en la industria alimentaria para la clarificación de jugos y vinos, y en la industria farmacéutica para la separación de componentes activos de mezclas complejas.
Investigaciones recientes ampliaron el uso de la flotación en procesos tales como la limpieza de ríos, separación de plástico e inclusive separación de microorganismos. En el caso de la limpieza de ríos, la flotación permite la separación de partículas de contaminantes que son llevadas a la superficie por las burbujas de aire y luego son retiradas.
La figura a continuación muestra el tanque de flotación por aire disperso de proyectos de purificación de agua. La flotación por aire disperso utilizado en los proyectos de limpieza como en lagos y parques y en los desagües involucra las etapas de separación de la basura traída por la lluvia, introducción de sustancias en el agua que reducen su acidez e inician el proceso de coagulación de los agentes polucionantes, inyección de oxígeno por debajo del tanque que arrastra las partículas sólidas hacia la superficie donde una draga colecta todo el lodo formado en el proceso y lo encamina para las estaciones de tratamiento de desagues.
- Tanque de flotación de una estación de tratamiento de agua mostrando espuma blanquecina en la parte superior del sistema de fases y agua límpida en la parte inferior luego de la flotación. El agua purificada es recolectada debajo de la espuma
El proceso de reciclaje del plástico PET también fue posible gracias al proceso de flotación. El mayor problema en el reciclado de ese polímero era que no se lograba separar del PVC para reutilizar el PET ya que los dos son muy parecidos y muchas veces ocurría la contaminación cruzada. La flotación ha permitido superar este desafío y ha mejorado significativamente la eficiencia del reciclaje de plásticos.
Para volver posible la flotación fue necesario el uso de un agente sulfatante que modifica la superficie del PET haciendo que el presenta más afinidad por el agua que el PVC. DE esa forma los dos materiales son picados, lavados y colocados en solución acuosa con el sulfactante. Enseguida las burbujas generadas en el sistema cargan el PET, dejando el PVC en la solución.
Recientemente observamos también el empleo del proceso de flotación en la separación de microorganismos desde que la célula por sus dimensiones pueda ser considerada como biocoloide. Este avance ha abierto nuevas posibilidades para la aplicación de la flotación en la biotecnología, por ejemplo, en la producción de biocombustibles y en la bioremediación de aguas contaminadas.
La foto de la figura a continuación muestra las células en la burbuja de aire. Estudios recientes intentan viabilizar esta técnica para la separación de levaduras en el proceso de producción de alcohol.
- Células de levadura Sacharomyces cerevisiae adheridas a la burbuja de aire
Como sabemos, ese proceso involucra la adición de levaduras a los tanques de cebada o caldo de caña y actualmente la separación de las células de levaduras es realizada en las industrias utilizando centrífugas – por medio de la aplicación de rotaciones muy rápidas, estos equipamientos depositan partículas (células) en el fondo del recipiente sometido a la rotación.
Sin embargo, la aplicación de la flotación en destilerías haría con que la levadura productora de alcohol fuese selectivamente separada de los organismos contaminantes (flotación selectiva), como actualmente se realiza para el enriquecimiento de minerales de bajos tenores. Esto podría mejorar la eficiencia del proceso de producción de alcohol y reducir los costos de producción.