El tratamiento electroquímico de aguas residuales es una tecnología basada en la degradación oxidativa de compuestos químicos a través de reacciones anódicas.
La Ingeniería Electroquímica tiene un amplio campo de aplicaciones. En los últimos años, un campo de la Electroquímica que se está desarrollando con fuerza es el tratamiento de efluentes industriales, al tratarse de un procedimiento muy atractivo para dar solución a los problemas medioambientales de nuestra industria.

Hasta ahora, la tecnología electroquímica había jugado un papel muy importante en la fabricación de materias primas de gran consumo como son el cloro y la sosa, el adiponitrilo, la extracción y refino de cobre y aluminio y la preparación de otros productos como el flúor.

En general se puede decir que la oxidación electroquímica (depuración electroquímica) se produce mediante reacciones anódicas (indirectas y/o directas) en las que el oxígeno es transferido desde el disolvente (agua) a los productos que deben oxidarse:

R + x H₂O ===== RO_x + 2xH⁺ + 2xe

La característica principal del tratamiento es que utiliza la energía eléctrica como vector de descontaminación ambiental. En general, los modos de trabajo de los sistemas de tratamiento electroquímico son:

• Oxidación Directa sobre el propio electrodo (en el mismo reactor electroquímico, "in-situ"), con sin separación de compartimentos.
• Oxidación Indirecta, a través de un mediador (par redox, OXD/RED: Cr(VI)/Cr(III), Ce(IV)/Ce(III), ClO-/Cl- ,...), con separación o sin separación de compartimentos y la oxidación puede ser tanto "in situ" o " ex-situ" (en un reactor químico distinto al sistema electroquímico).
• Oxidación combinada, tanto con separación como sin separación de compartimentos, y puede ser "ex-situ" o "in-situ". Es el caso del proceso EKARÒ , donde "in-situ" tiene lugar la oxidación de materia orgánica sobre el electrodo a la vez que se regenera un oxidante que actúa luego en otras condiciones en una etapa "ex-situ".

El sistema de tratamiento electroquímico está basado en un reactor electroquímico del tipo filtro-prensa. Este sistema presenta un crecimiento modular del área, con módulos de 0.325 m² (figura 3). Básicamente se compone cada módulo de un elemento catódico de bajo sobrevoltaje a hidrógeno (Pt, Au, Acero Inoxidable, Ni, ...) y un elemento anódico que utiliza como base un metal válvula con un tratamiento físico-químico inicial de la superficie siendo ésta especialmente electrocatalizada (composición de óxidos de metales nobles y óxidos de metales válvulas en diferentes composiciones y método de depósito).

En el modo de trabajo con separación, se utiliza entre los dos compartimentos una membrana de intercambio iónico (catiónica o aniónica), un separador o un diafragma, si bien generalmente son empleadas membranas catiónicas de polímero fluorado dada su alta estabilidad química y física. Los tipos de electrodo empleados son planos o de metal expandido soportados en una carcasa especial que hace las funciones de alimentador/distribuidor de corriente y compartimento de electrolisis. Las distancias electródicas varían entre los 1-10 mm.

Los reactores electroquímicos con flujo paralelo tipo filtro-prensa son, sin ningún género de dudas, los más utilizados, tanto para procesos de electrólisis como en células de combustible. Este hecho se debe a una serie de ventajas en cuanto a su diseño y operación que pasaremos a describir a continuación:

• Simplicidad de construcción en lo que se refiere a los distribuidores, conexiones eléctricas a los electrodos y estanqueidad del sistema.
• Amplia disponibilidad de materiales para electrodos y membranas.
• La distribución de potencial y corriente son razonablemente uniformes.
• Las condiciones de transporte de materia se pueden mejorar y ajustar a los requerimientos del proceso mediante el diseño adecuado de la distribución de electrolito, utilización de promotores de turbulencia y control de la velocidad de flujo.
• El proceso de escalado puede efectuarse de forma satisfactoria mediante la combinación de los siguientes factores:

  • Aumento del tamaño del electrodo.
  • Aumento del número de células.
  • Aumento del número de reactores.
• Versatilidad en lo que se refiere a los siguientes aspectos:

• Posibilidad de conexión monopolar y bipolar. Puesto que la transmisión de energía eléctrica es más eficaz cuando se realiza mediante dispositivos de alto voltaje-baja intensidad,actualmente se prefieren las configuraciones bipolares (en serie) a las monopolares (en paralelo).
• Facilidad de modificación del módulo unitario (por ejemplo, para añadir compartimentos de electrolito, refrigeración, etc.).

• La tecnología implicada en el desarrollo de sistemas filtro-prensa está ampliamente desarrollada para otros equipos habituales en la industria química, como son los intercambiadores de calor, unidades de diálisis y filtración.
• El éxito de los reactores electroquímicos filtro-prensa ha quedado ampliamente demostrado en un amplio rango de aplicaciones electroquímicas, entre las que cabe destacar las plantas cloro-álcali, electrólisis de agua y producción de adiponitrilo. Así mismo, también se está empezando introducir fuertemente en el campo de la Química Fina (síntesis de aminoácidos, etc.).