La hidrometalurgia es la rama de la metalurgia que cubre la extracción y recuperación de metales usando soluciones líquidas, acuosas y orgánicas.
Se basa en la concentración de soluciones en uno a varios elementos de interés metales, presentes como iones, que por reacciones reversibles y diferencias físicas de las soluciones son separados y aislados de forma especifica. Como resultado se obtiene una solución rica en el ion de interés y con características propicias para la próxima etapa productiva.
En general los metales extraídos por esta técnica son provenientes de los minerales anteriormente lixiviados en medios sulfato, cloruro, amoniacal, etc. Metales como cobre, níquel, vanadio, cromo y uranio, son extraídos de esta forma. Por ese último metal se dio comienzo a la Hidrometalurgia durante el auge de la industria nuclear apoyada económicamente por la segunda guerra y posteriormente guerra fría.
Los procesos hidrometalúrgicos normalmente operan a temperaturas bajas (en el rango de 25 a 250 °C). Las presiones de operación pueden variar de unos pocos kPa (kilopascales) (vacío) hasta presiones tan altas como 5000 kPa.
El punto fuerte de la hidrometalurgia radica en la gran variedad de técnicas y combinaciones que pueden ser usadas para separar metales una vez que han sido disueltos a la forma de iones en solución acuosa.
El proceso hidrometalúrgico más importante es el colado, mediante el cual el mineral deseado se va disolviendo selectivamente, aunque comúnmente también son frecuentes los procesos de lixiviación y biolixiviación dentro de la metalurgia contemporánea.
Una incrustación es la acción y el efecto de cubrirse una roca, un animal, o un vegetal, con una costra de sustancia mineral abandonada por el agua que la contiene endisolución. Las incrustaciones más frecuentes son las de naturaleza calcárea. Una vez saturada de gas carbónico, el agua puede disolver una cantidad de carbonato de calcio equivalente a 0,000.9 de su masa. Esa sal se convierte en carbonato que, en razón de su inestabilidad química, se disocia: el gas carbónico se desprende y el carbonato de calcio queda depositado en las superficies sobre las cuales discurre el agua. Así, los objetos mojados acaban por desaparecer bajo una costra calcárea cada vez más líquida.
Ese mismo proceso químico es, por lo demás, el que da lugar a la formación de tobas (por el gua que gotea sobre hierbas y musgos), de estalactitas, estalagmitas y otrasconcreciones minerales.
Incrustaciones cálcareas
Las incrustaciones calcáreas están asociadas a las aguas industriales, ya sea sistemas de producción de vapor, chillers o torres de enfriamiento. La incrustación forma un depósito muy adherente a la superficie rugosa del conducto. Los problemas asociados a estos depósitos se traducen en la pérdida de eficiencia del sistema por pérdida de la transferencia de calor, menor producción de vapor por unidad de tiempo, mayor consumo de insumos, y corrosión en los equipos. Dichas incrustaciones se sitúan en cualquier parte del sistema, de preferencia en ductos y cañerías.
Dentro de las especies químicas encontramos al calcio (Ca), magnesio (Mg), hierro(Fe) asociados a aniones de tipo sulfatos (SO4), carbonatos (CO3) y sílices amorfas. Las especies más adherentes y compactas son los Silicatos de Magnesio, los carbonatos y luego los sulfatos, en ese mismo orden.
Tipos de formación de incrustaciones
La forma general de formación de una incrustación está determinada por la temperatura, características salinas y presión. Se han tipificado tres formas de formación de depósitos cálcareos, esto son:
Incrustación de tipo cristalino o verdaderas
Su mecanismo de formación es de nucleación, por condiciones de supersaturación salina y elevada presión: primero se forman núcleos iniciadores de depósito en las rugosidades de la superficie y sus cristales preformados toman un ordenamiento concéntrico cristalino. Su formación es lenta y continua a través del tiempo. Sus fuerzas de adherencia (Van der Wals) son muy elevadas y como resultado se forman depósitos que solo pueden ser removidos mecánicamente. Su densidad es muy elevada y no tiene características de porosidad.
Incrustaciones tipo depósito amorfas
Este tipo de incrustación es a diferencia de la anterior mucho menos adherente, es blanda al tacto y porosa, su nucleación es desordenada y heterogénea, puede ser removido en forma relativamente fácil por agentes químicos. Su mecanismo de formación es la pérdida parcial o total de la solubilidad del sólido, generalmente de sólidos suspendidos combinados con la dureza permanente del agua. También existe la posibilidad de que el lodo se forme a causa de agentes dispersantes.
Por depósitos de sedimentos
Sedimentos provenientes de los sólidos suspendidos del agua de trabajo van lentamente provocando obturaciones en el sistema; son verdaderas borras amorfas con muy poca adhesión y removibles con productos dispersantes.
Causales de formación de precipitados incrustantes
Cambios químicos
La pérdida de solubilidad de una especie química está relacionada por efectos del calor y presión del sistema. La especie química soluble a una determinada temperatura precipita o co-precipita cuando se alcanza una determinada temperatura. Ésta pérdida de solubilidad está asociada a la constante de solubilidad de cada especie en particular.
La solubilidad dependiente de la temperatura
Es común que una sal aumente su grado de disolución cuando aumenta la temperatura siendo esta una propiedad coligativa de una solución, sin embargo, las sales de Ca, Mg, Fe y Si actúan en forma inversa, es decir, disminuyen su solubilidad y precipitan, la temperatura crítica es alrededor de 75-80°C (dependiendo de la presión atmosférica). Estas sales comúnmente encontradas en agua corriente constituyen la llamada dureza temporal del agua.
Las sales que no precipitan con la temperatura se les denomina dureza permanente, estas son silicatos, sulfatos de calcio y magnesio, elementos trazas y cloruros.
La irradiación de alimentos, a veces llamada pasteurización fría, es un tratamiento que puede darse a ciertos alimentos medianteradiaciones ionizantes, generalmente electrones de alta energía u ondas electromagnéticas (radiación X o gamma). El proceso involucra exponer los alimentos a cantidades controladas de esa radiación para lograr ciertos objetivos.
Suele utilizarse el proceso para prevenir la reproducción de los microorganismos como las bacterias u hongos que causan el deterioro de los alimentos, cambiando su estructura molecular y evitando su proliferación o algunas enfermedades producidas por bacterias patógenas. También puede reducir la velocidad de maduración o el rebrote de ciertas frutas y verduras modificando o alterando los procesos fisiológicos de sus tejidos sin alterar sus propiedades nutricionales ni organolépticas o físicas.
Descripción del proceso irradiactivo
Los tipos de radiación utilizados para procesar alimentos son: la radiación gamma, los rayos X y los electrones acelerados. Estos tipos de radiación son también llamados radiaciones ionizantes y son aceptadas por organismos internacionales como la FAO, la OMS y el OIEA.
Los radioisótopos emisores de radiación gamma normalmente utilizados para el procesamiento de alimentos son el cobalto 60 (60Co) y el cesio 137 (137Cs).
Los aceleradores de electrones utilizados tienen una energía máxima de 10 MeV y los equipos de rayos X una energía máxima de 5 MeV.
Estos niveles de energías son demasiado bajos para inducir radioactividad en los materiales, incluidos los alimentos.
El proceso en si consiste en introducir la comida a ionizar en contenedores estancos y sumergirlos durante 24 minutos en una piscina de 6 metros de profundidad en la que hay una barra de cobalto 36 (si estuvieras a pocos metros de la barra fuera de la piscina morirías en minutos) que brilla azul al fondo de la piscina, entonces le dan corriente electromagnética o eléctrica para irradiarlo todo. La radiación atraviesa el contenedor y los alimentos.
Aplicaciones de la irradiación de alimentos
La irradiación de alimentos ofrece varios beneficios a la industria alimenticia y a los consumidores. Desde un punto de vista práctico, se pueden proponer las siguientes clasificaciones:
Según la dosis aplicada
Las aplicaciones de este proceso se pueden agrupar en tres categorías, dependiendo de las dosis aplicada a los alimentos como:
Irradiación a bajas dosis
Se considera Irradiación a bajas dosis cuando se aplica una dosis de hasta 1 kGy. Produce inhibición de brotes, desinfestación de frutas e inactivación de parásitos y plagas.
Irradiación a dosis medias
Se considera Irradiación a dosis medias cuando se aplica una dosis de entre 1 y 10 kGy. Produce reducción en el contenido de microorganismos dañinos y de patógenos, reduciendo la posibilidad de enfermedades provocadas por alimentos por contaminación bacteriana...
Irradiación a dosis grandes
Se considera Irradiación a dosis grandes cuando se aplican dosis mayores de 10 kGy. Consigue una reducción en el contenido de microorganismos hasta la esterilidad.[1]
Según los objetivos
Las aplicaciones de la irradiación de alimentos, agrupadas por sus objetivos, se pueden clasificar como:
Reducción de microorganismos patógenos
Entre los que se pueden mencionar: la Escherichia coli O157:H7, Salmonella, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes y Vibrio spp., conocidos patógenos y que se asocian a las carnes, los productos frescos, el agua y los productos del mar.
Descontaminación de especias, hierbas y sazonadores vegetales
Estas están frecuentemente contaminadas con microorganismos debido a las condiciones ambientales y de procesamiento en que se producen, por lo que requieren de la irradiación para reducir su cuenta bacteriana y hacerlas viables para consumo humano. Además, el proceso de irradiación permite que estos productos conserven sus aromas y sus sabores originales.
Extensión de la vida de anaquel
Aplicable a frutas, verduras, carne de vaca, de pollo, de pescado y mariscos. Su vida de anaquel se puede prolongar considerablemente con un tratamiento combinado de irradiación a dosis baja y refrigeración, sin alterar su sabor o su textura. Este efecto también ha tomado relevancia en productos con una vida corta o que deben ser transportados a grandes distancias.
Tratamiento cuarentenario de frutas y verduras frescas
Cítricos, mangos y papayas. Previene la infectación por la mosca de la fruta como la del Mediterráneo, la oriental, la mexicana o la del Caribe, en zonas que se consideran libres de estas plagas y permite el comercio internacional de estos productos sin riesgo de su proliferación.
Inhibición de brotes en tubérculos y bulbos
Mediante el uso de la irradiación, se puede mantener un suministro constante de estos productos que deben almacenarse durante varios meses. Este proceso puede ser aplicado a papas, ajos, cebollas, jengibre y castañas, entre otras y no deja residuos, permitiendo su almacenamiento a temperaturas de entre 10 y 15 °C.
Países donde se aplica
Varios países, incluyendo a Bangladesh, Uruguay, China, Hungría, Japón, Corea y Tailandia, irradian uno o más alimentos a nivel comercial, como grano, papas, especias, pescado seco, cebollas, ajos, etc., para controlar sus pérdidas.
En países como Bélgica, Francia y Holanda se irradian cantidades considerables de alimentos marinos congelados y ancas de rana, así como algunos ingredientes secos de alimentación, para controlar la contaminación por bacterias.
En varios países, incluyendo Estados Unidos, Argentina, Bélgica, Brasil, Canadá, China, Dinamarca, Finlandia, Francia, Holanda, Hungría, Indonesia, Israel, México, Noruega, Corea, Reino Unido y Sudáfrica se irradian algunas especias, en vez de ser fumigadas. El volumen de especias y sazonadores vegetales secos que se tratan mediante radiaciones ha aumentado significativamente a nivel mundial alcanzando 60,000 toneladas en 1997. Solo en los Estados Unidos, se irradiaron 30,000 toneladas de estos productos en 1997, en comparación con las 4,500 toneladas de 1993.
Historia
La irradiación de alimentos está ganando una mayor atención frente a los métodos tradicionales de procesamiento y preservación de alimentos. A pesar de que algunas personas e instituciones creen que es una tecnología nueva, la investigación sobre este proceso se remonta a principios del siglo XX, donde las primeras patentes para el uso de la radiación ionizante para matar bacterias en alimentos en Estados Unidos y Gran Bretaña fueron otorgadas en 1905.
Actualmente, las autoridades sanitarias y de protección radiológica de más de 40 países, han aprobado la irradiación de alrededor para 60 productos diferentes, desde especias, grano, carne de pollo sin hueso y carne de vaca hasta frutas y verduras.
En agosto de 1999, existían aproximadamente 60 instalaciones para la irradiación de alimentos, siendo utilizadas en 30 países a nivel comercial. Existen además varias instalaciones en construcción o en proyecto.
La decisión de muchos países para aprobar la irradiación de alimentos se ha visto influenciada por la adopción de una norma mundial sobre alimentos irradiados en1983, por parte de la Comisión del Codex Alimentarius, un organismo formado por la FAO (Organización de los Alimentos y la Agricultura de Naciones Unidas) y laOMS (Organización Mundial de la Salud). Esta Comisión tiene como objetivo recomendar normas para los alimentos y su procesado para proteger la salud de los consumidores y facilitar la práctica del libre comercio de alimentos.
Regulación
La norma general del Codex Alimentarius está basada en las investigaciones de un comité internacional de expertos en irradiación de alimentos de la FAO, la OMS y elOrganismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) y concluye que la irradiación de cualquier alimento hasta una dosis promedio total de 10 kGy no presenta riesgos toxicológicos y no requiere hacer ninguna prueba adicional, ya que no introduce problemas microbiológicos o nutricionales especiales.
Sin embargo, en septiembre de 1977, se formó otro grupo de científicos de estas mismas organizaciones para la evaluación de la calidad de los alimentos irradiados con dosis superiores a 10 kGy, concluyendo que no hay evidencias científicas para que se limite la dosis suministrada a los alimentos a ese valor. Este valor de dosis de 10 kGy recomendado por esa Comisión, es equivalente a la energía calorífica requerida para incrementar la temperatura del agua en 2.4 °C, por esto a la irradiación de alimentos se le llama pasteurización fría.
Motivación
El interés por la irradiación de alimentos se ha incrementado debido a las pérdidas de alimentos a nivel mundial, provocadas por la infectación, la contaminación y la degradación durante su transporte desde los centros de producción hasta los de consumo. También, a la preocupación por las enfermedades que son producidas por los alimentos contaminados por bacterias y al creciente comercio internacional de productos alimenticios, que deben cumplir con normas de calidad y de cuarentena muy estrictas.
La irradiación de alimentos ha demostrado ofrecer beneficios cuando se integra en un sistema establecido de manejo y distribución de los alimentos de forma segura.
Además algunas normas sobre el uso de fumigantes para el control de insectos y bacterias en los alimentos se están haciendo cada vez más estrictos, incluso prohibiéndose, debido principalmente a que dejan algunos residuos peligrosos en los alimentos y dañan la capa de ozono. Por ello, la irradiación es una alternativa para proteger a los alimentos contra el daño provocado por los insectos y como un tratamiento de productos frescos.
La FAO estima que las pérdidas de alimentos, después de haber sido cosechados, a nivel mundial son del 25%, debido a los insectos, las bacterias y los roedores. Utilizar la irradiación de alimentos como única técnica de conservación no resolverá todos esos problemas pero puede jugar un papel relevante en reducirlas, así como reducir también la dependencia con algunos fumigantes.
En Estados Unidos, aunque el número de enfermedades causadas por alimentos contaminados no se conoce con precisión, se estimó en 1994 que los casos podrían haber sido de entre 6.5 y 33 millones y que las muertes causadas por este problema pueden llegar a 9,000 personas anualmente.
El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) estimó que las enfermedades causadas por la bacteria E. coli O157:H7 debido al consumo de carne de vaca mal cocida, dieron pérdidas de productividad y a los gastos médicos de entre 200 y 440 millones de dólares anualmente.
En los países en vías de desarrollo, las enfermedades que causan parásitos como la Taenia solium y Trichinella spiralis constituyen un problema grave de salud y junto a las enfermedades debida a la contaminación de los alimentos por bacterias, resultan en cientos de millones de casos al año.
Comercio
El intercambio de productos alimenticios es el factor principal en el comercio regional e internacional y continúa creciendo. La falta de capacidad de algunos países para satisfacer las normas de salud pública es la principal barrera para este intercambio, por ejemplo, no todos los países permiten la importación de frutas tratadas con productos químicos. Por otra parte, algunos países con gran capacidad de importaciones como Estados Unidos y Japón, han prohibido el uso de ciertos fumigantes o la importación de productos tratados con ellos, ya que han sido considerados como peligrosos para la salud de sus consumidores.
En 1996, USDA informó que permitiría la importación de frutas y verduras frescas tratadas mediante radiaciones contra la mosca de la fruta. El problema es mayor para los países en desarrollo cuyas economías se basan en gran medida en la producción agrícola y en las ganancias producidas por su exportación. La irradiación de alimentos ofrece a estos países una alternativa.
Recientemente, esta autorización se hizo extensiva para productos frescos, como la lechuga Iceberg y las espinacas, que podrán ser tratadas con radiación para reducir su contenido de bacterias patógenas hasta con una dosis de 4 kGy.
Cada año se irradian en el mundo cientos de miles de toneladas de productos alimenticios. Sin embargo, esta cantidad es pequeña en comparación con los volúmenes totales de alimentos que se procesan y solamente algunos de estos productos alimenticios irradiados entran en el comercio internacional.
Un factor que influye en la rapidez con que la irradiación de alimentos se está adoptando es el entendimiento y la aceptación del público de este proceso. De forma contraria a las estimaciones iniciales, se ha demostrado que cuando se ofrecen alimentos irradiados a los consumidores, estos terminan comprándolos debido a su satisfacción con la calidad y seguridad de estos productos.
Percepción pública e impacto
La irradiación ha sido aprobada por la FDA hace más de 50 años, pero el área más importante en su utilización ha sido la irradiación de frutas y verduras para consumo humano. En los principios de la década de los Años 2000 en Estados Unidos la irradiación era más popular en locales comerciales de alimentos, pero debido a la falta de demanda de los consumidores ya no es común. La baja demanda de alimentos irradiados, sumado a una reducción en el deterioro del producto entre el productor y el consumidor reduciendo el riesgo de enfermedades hizo que los productores no incluyeran procesos de irradiación en la actualidad.1
Es muy difundida la percepción negativa del consumidor sobre los alimentos tratados con irradiación por sobre otros procesos,2 aunque algunos estudios de la industria indican que el número de consumidores preocupados por la seguridad de los alimentos irradiados ha disminuido en los últimos 10 años a niveles comparables a los de personas preocupadas por conservantes y aditivos alimentarios.
A pesar de haber sido aprobada por las organizaciones internacionales de expertos en la materia como la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), la irradiación de alimentos no ha contado con mucha aceptación en Europa. El problema parece residir en la falta de información sobre lo que implica exactamente esta tecnología y sobre los beneficios que puede aportar en lo referente a la seguridad de los alimentos.
El proceso de irradiación
La irradiación de alimentos consiste en exponerlos a energía procedente de fuentes como los rayos gamma, los rayos X o los haces de electrones. Durante este proceso, el alimento no se calienta, como ocurre cuando se somete a microondas, ni retiene radiación. La irradiación no hace que los alimentos sean radioactivos.
Seguridad alimentaria
La ventaja principal de la irradiación de alimentos es que destruye las bacterias nocivas y otros microorganismos que pueden producir intoxicaciones alimentarias. Esta técnica tiene además otros efectos como retrasar la maduración y la germinación, prolongando así la duración de los alimentos. Aplicada a otros productos, como el cacao, el café, las hierbas y las especias, la irradiación ofrece una alternativa segura y limpia a la fumigación química. En el caso de alimentos frágiles, como el marisco o las bayas, la irradiación puede utilizarse para eliminar los microbios peligrosos y prolongar su conservación sin que se deteriore la textura del producto, como ocurriría en caso de someterlos a tratamientos térmicos.
Numerosas investigaciones han demostrado que no se producen pérdidas significativas de ningún nutriente al irradiar los alimentos. Se pierde una pequeña cantidad de algunas vitaminas, al igual que con otros métodos de procesado de alimentos como el enlatado y el secado.
Normativas
La Comisión conjunta de la FAO y la OMS del Codex Alimentarius y muchas otras autoridades reguladoras han establecido una serie de principios relativos a la irradiación de alimentos y unos procedimientos básicos de control. En todo el mundo, más de 41 países han aprobado el uso de la irradiación de alimentos para más de 60 productos alimentarios.
En la Unión Europea, la Directiva 1999/2/CE aborda la cuestión de las legislaciones sobre alimentos e ingredientes alimentarios tratados con radiaciones ionizantes. Hasta la fecha, sólo se ha incluido una categoría de alimentos ?la de "hierbas aromáticas secas, especias y condimentos vegetales"? en la lista de los productos alimentarios que pueden ser irradiados, aunque se ha solicitado la autorización para otras categorías. La Directiva da una serie de consignas sobre las fuentes de radiación ionizante que pueden emplearse, las dosis máximas de radiación autorizadas y los requisitos relativos al etiquetado de los alimentos. También se especifican las condiciones que deben cumplir los alimentos irradiados para su importación.
En Europa, el uso de la irradiación de alimentos no está muy extendido. Sólo se han concedido unas cuantas licencias para la irradiación de especias. En otras partes del mundo, esta práctica se ha aplicado a la carne de pollo y los productos derivados para destruir la Salmonella, la Campylobacter y otras bacterias causantes de intoxicaciones alimentarias. En EE.UU., la irradiación de alimentos se ha utilizado de forma extensa para tratar las carnes rojas, especialmente la carne picada, con el fin de reducir la contaminación por E. coli 0157:H7, una bacteria responsable de muchas intoxicaciones que puede causar daños graves en el riñón y, ocasionalmente, la muerte. También puede aplicarse esta técnica a las hierbas aromáticas secas y las especias, algunos tipos de marisco, las frutas y verduras, los cereales y los platos precocinados. El etiquetado de todos los alimentos que hayan sido sometidos a procesos de irradiación debe indicar este hecho con claridad.
Errores generalizados
La irradiación es uno de los métodos de procesado de alimentos que se han estudiado de forma más extensa y estricta, sin embargo, su uso sigue siendo polémico en gran parte de Europa. La falta de información sobre la tecnología que implica y sus beneficios ha provocado confusiones y malentendidos, y ha limitado la adopción de este procedimiento en toda Europa.
Esta tecnología nos ofrece una forma segura y versátil de obtener unos alimentos de buena calidad y seguros, y de reducir las pérdidas posteriores a la cosecha. El etiquetado claro de los alimentos irradiados ofrece a los consumidores la posibilidad de decidir si quieren o no adquirir estos productos. Es necesario desmentir los errores generalizados sobre la irradiación, especialmente la idea de que hace que los alimentos sean radioactivos, ofreciendo a los consumidores información seria basada en estudios científicos para que puedan elegir con conocimiento de causa.
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