MPPE® es la tecnología de Veolia Water Technologies para la eliminación y recuperación de hidrocarburos de aguas residuales de la industria farmacéutica mediante extracción de polímeros macroporosos.

Para los encargados de medio ambiente y seguridad en las industrias farmacéuticas, las plantas de tratamiento de aguas residuales industriales (EDARi) son ahora consideradas como "biofactorías", lugares donde es posible recuperar subproductos para su valorización. Estas EDARi ya no son simplemente instalaciones diseñadas para cumplir con los límites de vertido establecidos. 

Las aguas residuales farmacéuticas varían en su composición según el proceso de producción, siendo tanto diversas como complejas en términos de cantidad, frecuencia y calidad. Pueden generarse de forma continua o por lotes, y su calidad puede variar en términos de degradabilidad. Con frecuencia, se sugiere llevar a cabo una auditoría de la EDARi, para investigar las fuentes de toxicidad y, posteriormente, identificar áreas específicas para intervenir con acciones que mejoren el tratamiento existente. Además, es posible realizar pruebas de laboratorio en muestras compuestas o establecer plantas piloto a pequeña escala para verificar la eficiencia del proceso de tratamiento seleccionado. Este enfoque garantiza una optimización continua y una gestión efectiva de las aguas residuales farmacéuticas.

Por ejemplo, en relación con la toxicidad de los efluentes generados por ciertos compuestos, como residuos de principios activos farmacéuticos (API)  o disolventes empleados en la producción y síntesis, los responsables de las EDARi están constantemente explorando innovaciones tecnológicas para modernizar las instalaciones existentes. Este esfuerzo se realiza con el fin de evitar rebasar los límites regulatorios, recuperar agua y reducir así la necesidad de consumir agua adicional de pozos o de la red pública. Es evidente que el espacio disponible suele ser limitado en estas instalaciones, y es necesario controlar los consumos energéticos, preferiblemente manteniéndolos por debajo de los niveles actuales.

La presencia de hidrocarburos en los procesos de producción varía según sus características específicas, siendo su uso notablemente más frecuente en laboratorios de investigación y desarrollo, en biotecnología, y en la fabricación de API por síntesis química. En la industria farmacéutica, se emplean regularmente más de 30 disolventes diferentes, incluyendo disolventes clorados como el diclorometano, utilizado en la extracción de vitaminas y antibióticos; etanol y metanol; disolventes polares como la acetona; el IPA GMP para la preparación de formas sólidas orales, desinfectantes y cremas cutáneas; así como componentes aromáticos como los BTEX, entre los que se encuentra el tolueno, sustancia para la cual MPPE® ha desarrollado sistemas capaces de alcanzar tasas de eliminación del 99,9%. Los límites para el vertido de estas sustancias son rigurosos y la futura normativa europea en materia de aguas residuales urbanas ya ha puesto la atención en ello.  Además, los hidrocarburos figuran entre las principales sustancias contaminantes de las aguas residuales a las que esta industria está prestando atención de acuerdo con sus objetivos de sostenibilidad corporativa.

La destilación en columna es a menudo considerada como una solución para el tratamiento de aguas residuales con hidrocarburos. Sin embargo, este método conlleva altos costes operativos (OPEX) debido al elevado consumo de energía y, además, las columnas requieren limpiezas periódicas, lo que interrumpe su operación continua. Por consiguiente, surge la necesidad de buscar alternativas más eficientes y sostenibles.

MPPE^® y el proceso de extracción

La tecnología de extracción con Polímeros Macro Poroso (MPPE^®) de Veolia Water Technologies ofrece una solución de alta eficacia para eliminar hidrocarburos, tanto disueltos como dispersos, presentes en las aguas residuales. Este proceso está automatizado, por lo que demanda una inversión mínima en términos de recursos operativos, elimina la necesidad de reactivos  químicos y no produce lodos ni emisiones gaseosas como residuos. Funciona mediante un líquido que tiene una alta afinidad por los hidrocarburos, el cual está inmovilizado en un lecho de perlas de polímero poroso. A medida que las aguas residuales fluyen a través de este lecho, los hidrocarburos se transfieren desde el agua al líquido extractivo. De esta manera, el agua depurada puede ser sometida a procesos de tratamiento adicionales, reutilizada o vertida de forma segura.

Cuando el líquido de extracción alcanza su saturación con hidrocarburos, se lleva a cabo un proceso de regeneración periódica mediante calentamiento con vapor de baja presión a 112°C. Posteriormente, los hidrocarburos presentes en el líquido se condensan y eliminan en fase líquida mediante un separador, logrando así una eliminación casi completa, cercana al 100%. La planta está compuesta por dos columnas de proceso que operan en paralelo, asegurando un funcionamiento continuo entre las etapas de extracción y regeneración. Durante la regeneración de una columna, el flujo de aguas residuales se desvía hacia el segundo lecho de extracción, y viceversa, garantizando la continuidad del proceso de tratamiento.

En la tecnología de extracción MPPE^®, la eficiencia de eliminación también se puede controlar variando la cantidad de medio filtrante en las columnas. Para compuestos polares, como acetona, IPA, MEK, MTBE, THF, fenoles, se utiliza un tipo de medio filtrante más específico, manteniendo el mismo principio de funcionamiento y permitiendo así la eliminación de una mayor cantidad de hidrocarburos.

Factores Claves para applicaciones MPPE^®

La clave del éxito de la tecnología MPPE^® reside en su capacidad para eliminar las sustancias más complejas y tóxicas presentes en las aguas residuales industriales, las cuales no se pueden tratar eficazmente con los métodos biológicos convencionales, evitando la aplicación de tratamientos biológicos subsiguientes o etapas adicionales de tratamiento para la reutilización del agua en procesos productivos. Además, la capacidad de esta tecnología para concentrar y eliminar las sustancias más perjudiciales, alcanzando una reducción significativa de hasta 200 veces, disminuye de manera considerable la necesidad y el costo asociado al manejo y tratamiento externo por parte de terceros.

En cuanto al consumo de energía, una planta MPPE^® consume entre un 10 y un 20% de la energía necesaria en un sistema de destilación convencional. Pero veamos a continuación cuáles son sus ventajas adicionales.  

Aunque la tecnología MPPE^® se utiliza generalmente  para eliminar trazas de disolventes de hidrocarburos, con su alta eficiencia de recuperación también puede ser adecuada para extraer otros compuestos de alto valor de aguas residuales, que con tratamientos posteriores pueden reutilizarse en el proceso farmacéutico. Ha habido casos en los que los disolventes recuperados se reutilizaron al ser extraídos directamente de la planta MPPE^®.  

Pero también hay otros aspectos a considerar. Las columnas de destilación pueden sufrir ensuciamiento y, cuando esto ocurre, la columna debe limpiarse con disolventes. En esta situación la columna de destilación queda fuera de servicio, perdiendo eficiencia del proceso, cosa que no ocurre con un sistema MPPE^®. 

Un caso ilustrativo del uso de la tecnología MPPE^® en la industria farmacéutica se halla en Escandinavia, donde una empresa se enfrentaba a interrupciones frecuentes en su EDARi debido a la contaminación en las torres de destilación de una columna convencional. Además, el alto consumo energético representaba una preocupación significativa, lo que impulsó la búsqueda de alternativas más eficientes. En el proceso de expansión de la planta, se optó por evaluar la tecnología MPPE^® de Veolia Water Technologies, llevando a cabo pruebas piloto observadas directamente por el cliente. Estas pruebas demostraron que la tecnología MPPE^® no solo optimizaba el proceso, sino que también conseguía una notable mejora en la eficiencia energética. En consecuencia, se decidió construir la planta empleando una solución modular de contenedores, lo cual permitió una notable reducción del espacio necesario.

La recuperación de hidrocarburos

Además de la eficiencia en la  eliminación de casi el 100% de los disolventes hidrocarbonados empleados, el agua tratada mediante tecnología MPPE^® se puede someter a un proceso de purificación adicional con otras tecnologías de tratamiento aguas abajo, las cuales generalmente requieren niveles bajos de hidrocarburos para su operación efectiva.
 
Esto ayuda a las empresas farmacéuticas a lograr importantes ahorros de agua en sus procesos y también respalda la recuperación de recursos de materiales como disolventes e incluso productos específicos de alto valor dentro del flujo de aguas residuales. A menudo, al tratar eficazmente sólo un contaminante en la corriente de aguas residuales, la tecnología MPPE^® puede resolver una gran parte de los problemas de aguas residuales de la industria farmacéutica.
   
En última instancia, el proceso MPPE^® permite a las compañías farmacéuticas asegurar la continuidad de su negocio al garantizar que los procesos y proyectos estén dentro de los límites regulatorios ambientales, tanto ahora como en el futuro.