Nuevo procedimiento para la eliminación eficiente y respetuosa con el medio ambiente del germanio de las aguas residuales industriales
En la producción moderna de semiconductores se generan cantidades considerables de aguas residuales de proceso, cuyo tratamiento a menudo supone un reto para las empresas industriales afectadas debido a su composición especial. En particular, en la fabricación de componentes que contienen germanio, como obleas o chips, el proceso de grabado con peróxido de hidrógeno (H2O2) puede generar aguas residuales de proceso muy contaminadas que contienen, además de H2O2, altas concentraciones de germanio disuelto. Aunque el germanio y sus compuestos se consideran en general poco tóxicos, no deben llegar al medio ambiente. Por lo tanto, es esencial eliminar de forma eficiente y respetuosa con el medio ambiente tanto el germanio como el H2O2 de las aguas residuales.
Adsorción de germanio con GEH
Una patente de Robert Bosch GmbH (n.º DE102021212510A1) presenta un innovador proceso de tratamiento de aguas residuales y un sistema para eliminar el germanio de soluciones acuosas. El elemento central es un filtro de adsorción con GEH® (hidróxido de hierro granulado).
Se ha demostrado que el hidróxido de hierro tiene una capacidad de adsorción muy alta para el germanio cuando este se encuentra en forma de ortogermanato tetravalente (GeO44-).
Reducción efectiva de contaminantes
Al pasar por el filtro de adsorción, el germanato se une selectivamente y se elimina de forma muy eficiente de las aguas residuales contaminadas. En la práctica, se han podido reducir concentraciones de germanio de 130 mg/l a menos de 0,25 mg/l. De este modo, se garantiza el cumplimiento de los valores límite de aguas residuales.
Descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno
Otra ventaja especial del GEH® es su capacidad para descomponer catalíticamente el peróxido de hidrógeno presente al mismo tiempo que lo adsorbe. Además de agua, se produce oxígeno elemental, que puede eliminarse fácilmente del sistema de reacción mediante ventilación.
Ventajas frente a los procesos convencionales
A diferencia de las resinas poliméricas de intercambio iónico convencionales que se utilizan habitualmente en el tratamiento de aguas de proceso, el hidróxido de hierro granulado presenta una estabilidad muy alta en presencia de peróxido de hidrógeno y, por lo tanto, puede utilizarse durante períodos de tiempo más largos.
Estructura del proceso y funcionamiento
El proceso de tratamiento se lleva a cabo en varios recipientes adsorbentes conectados en serie, lo que permite una mayor seguridad operativa y continuidad. En el caso de aguas de proceso con concentraciones más altas de H2O2, el funcionamiento se realiza en sentido ascendente a través del primer filtro, mientras que en concentraciones más bajas los recipientes suelen funcionar en sentido descendente.
Un asesoramiento individual de GEH ayuda a diseñar y adaptar de forma óptima los sistemas de filtrado a la composición de las aguas residuales.
Uso sostenible de los recursos mediante la recuperación del germanio
Cuando el granulado de hidróxido de hierro ha alcanzado su capacidad de carga y debe ser sustituido por material nuevo, existe la posibilidad de recuperar el germanio adsorbido y reutilizarlo como materia prima. Esto puede hacerse, por ejemplo, lavando el granulado saturado con una solución alcalina, como la sosa cáustica. Dado que el germanio es un elemento bastante raro y que los recursos son de importancia geopolítica, la recuperación de este semimetal no solo es respetuosa con el medio ambiente, sino que también tiene un interés económico.