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El camino hacia un nuevo modelo de depuración SOSTENIBLE

07/03/2019

El camino hacia un nuevo modelo de depuración SOSTENIBLE

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Pablo Ruiz Molina

Pablo Ruiz Molina

  • Apasionado de las tecnologías del agua
  • Consultor de proyectos de agua en AZUD
  • Miembro de YWP (Young Water Professionals)
  • Ingeniero Industrial, por la Universidad Politécnica de Cartagena (2013)
  • Postgrado "Plantas de tratamiento de agua", por la Escuela del Agua y Suez Environnement (2016)
  • Postgrado "Experto en desalación y reutilización de aguas", por la Universidad de Alicante (2017)
Más artículos del autor
 
"La depuradora autosostenible debe ser una apuesta fuerte y decidida por el futuro, aplicable a cualquier escala. Es una gran oportunidad de potenciar una economía circular y crear valor a partir de residuos convertidos en recursos"

 

Introducción

 
Las depuradoras nacieron para tratar el agua contaminada por el ser humano y volverla a verter al medio natural. No obstante, la sociedad ha evolucionado y actualmente los requerimientos de calidad son cada vez más estrictos, haciendo necesario un importante consumo energético en el tratamiento del agua y sus residuos asociados. La única solución que nos queda para poder pagar la factura es generar nosotros mismos esa electricidad. No es una utopía, hablo de una EDAR autosostenible energéticamente.
 
Para hacer nuestra depuradora autosostenible una realidad, tenemos que ser capaces de enfrentarnos a los nuevos retos, entre los que destacan la recuperación de recursos y la eficiencia energética.
 
Para ver la manera de optimizar una depuradora nos centraremos en sus dos líneas. Empezando por la línea de agua, el primer paso es olvidar el sistema tradicional de fangos activados. Se debe dar un voto en favor de la digestión anaerobia, que disminuye enormemente la generación de fangos y es capaz de producir biogás.
 


Digestión anaerobia

 
Las nuevas tecnologías, muchas de ellas implantadas desde hace algunos años, pasan por la instalación de reactores anaerobios tipo UASB, EGSB, IC o AnMBR. Dependiendo de las características de calidad que se quiera conseguir en el efluente, se sustituirá el proceso de fangos activos por este tipo de reactores o serán incluidos como pretratamiento previo al sistema aerobio.
 
La gran ventaja de los reactores anaerobios es la notable disminución del fango producido en la EDAR y la reducción de carga de entrada al tratamiento biológico, lo que se traduce en ahorro de consumo energético por la menor necesidad de oxígeno en la etapa de aireación. Estos procesos son aplicables tanto en aguas residuales urbanas como industriales.
 
Siguiendo con la línea de agua, encontramos una manera de hacer más sostenible nuestra EDAR; producir agua regenerada mediante un tratamiento terciario para su posterior venta en aplicaciones de riego agrícola o uso industrial. En algunos reactores anaerobios, la calidad del agua de salida se puede considerar regenerada y no necesita tratamiento terciario.
 
Respecto a la línea de fangos, uno de los problemas más importantes en la actualidad es el excesivo fango generado en los procesos biológicos. El coste de la gestión de ese fango en exceso puede suponer hasta la mitad del coste de operación. Son varias las cartas que podemos jugar en esta línea. Entre ellas destacan la disminución de cantidad de fango, el aumento de la producción de biogás y la revalorización de los fangos producidos.           
 
Para aumentar la producción de biogás en el digestor, será necesario lograr la rotura de la pared celular (proceso de hidrólisis) del fango. El pretratamiento del fango será capaz de aumentar la velocidad de hidrólisis notablemente, ya que esta velocidad es muy lenta y requiere altos tiempos del fango en el digestor.
 
Existen numerosas técnicas que favorecen la rotura de la pared celular. Probablemente la más conocida es la técnica térmica de calentamiento de fango. También son aplicables biológicas y químicas que pueden ser más económicas, aunque con un porcentaje de desintegración relativamente bajo.
 
Una técnica que llama la atención es la hidrólisis por agitador de bolas de molino. Es puramente mecánica, y consiste en aplicar fuerzas de estrés sobre la pared celular del fango. El porcentaje de desintegración en este caso ronda el 75%. Es un proceso sencillo, de bajo coste y con un consumo de energía bajo, fácilmente recuperable.
 
Por último, la tecnología que consigue un mayor porcentaje en desintegración de la materia orgánica (cercano al 100%) son los ultrasonidos. Su único inconveniente es el alto coste de instalación.
 


Codigestión

 
También presente en la línea de fangos, pero enfocado a mejorar el rendimiento de la digestión anaerobia, encontramos la codigestión. Consiste en la mezcla de dos o más tipos diferentes de sustratos; uno proveniente de la depuradora (sustrato), y otro, un residuo de alta carga orgánica (cosustrato).
 
Frente a procesos de digestión que emplean un solo sustrato, la codigestión cuenta con importantes ventajas técnicas, medioambientales y económicas. Lo que se consigue con esta mezcla, es mejorar la eficiencia del proceso, forzando al digestor a trabajar a máxima carga y a producir más biogás. A nivel económico, este incremento en la producción de biogás se traduce en mayores ingresos por la venta de la electricidad y/o uso del calor producido.
 
Si hablamos de una EDAR de aguas urbanas, será necesario encontrar una industria que tenga este tipo de residuos en un emplazamiento cercano. Las empresas de producción alimentarias, que abarcan en torno al 20% de la industria en España, generan grandes cantidades de residuos sólidos y líquidos que pueden ser utilizados como cosustrato.
 
En muchos casos es necesario un pretratamiento para el cosustrato, con el fin de reducir el tamaño de las partículas y favorecer su transporte y degradación. El punto más conflictivo a la hora de llevar a cabo una codigestión es la legislación, que expone algunos inconvenientes para trabajar con ciertos sustratos. Por ejemplo, los residuos de animales deben pasar por procesos de limpieza e higiene. Esto puede suponer un coste elevado que no haga viable la inversión de introducir el cosustrato en el digestor.
 


Valorización de fangos

 
El digestor anaerobio, además de conseguir una fuente de energía de carácter renovable en forma de biogás, obtiene también un subproducto resultante de la digestión, denominado "digestato". Dependiendo de sus características, podría ser valorizado y empleado para aplicaciones agrícolas como fertilizante orgánico sólido o como biopesticida.
 
Algunas de estas aplicaciones están completamente desarrolladas, aunque otras se encuentran en periodo de estudio. Mediante el aprovechamiento del digestato conseguimos un reciclaje integral que reduce el impacto ambiental de estos residuos (contaminación suelo, agua, olores, etc.). En cuanto al valor agronómico del digestato, hay que destacar que el contenido en nutrientes del sustrato se mantiene estable en el digestato tras la digestión.
 
No es imprescindible contar con digestor anaerobio para valorizar el fango. En depuradoras urbanas o industriales con alta carga en nutrientes (principalmente fósforo y nitrógeno) es posible aprovecharlo en forma de fertilizante mediante procesos tales como el intercambio iónico, recuperación de amoniaco gas o cristalización de la estruvita para fangos con alto contenido en fosfatos. En el caso de contar con fangos de bajo contenido en nutrientes, es posible encontrar aplicaciones en cementeras como tecnosoles, ladrillos o asfaltos.
 


Monitorización de los parámetros

 
Por último, englobando tanto la línea de agua como la de fangos, otra forma de ahorrar energía es la monitorización de parámetros de la depuradora mediante lazos de control. Aunque se requiere una importante inversión previa, mediante el valor de distintos sensores instalados a lo largo de la EDAR se consigue generar un conjunto de datos que interaccionan entre ellos a través del lazo de control y optimizan los procesos de aireación, dosificación de reactivos y bombeo de fangos.
 


Conclusiones

 
Las depuradoras existentes siempre podrán ser adaptadas y configuradas mediante la modificación de sus procesos y tecnologías para lograr acercarnos al lado de la sostenibilidad energética. En esta parte, la interacción con el entorno juega un papel importante en este nuevo modelo de depuración.
 
Para concluir, es importante destacar que el tratamiento de agua residual es necesario y obligatorio para no contaminar el estado de las masas de agua. Sin embargo, se abre un nuevo abanico de posibilidades para disminuir notablemente el coste económico y ambiental de la depuración. Desde el punto de vista de las industrias, este modelo de depuración favorecerá el compromiso de la empresa con el medio ambiente y será un claro ejemplo a nivel de RSC (responsabilidad social corporativa).
 
La depuradora autosostenible debe ser una apuesta fuerte y decidida por el futuro, aplicable a cualquier escala. Es una gran oportunidad de potenciar una economía circular y crear valor a partir de residuos convertidos en recursos.
 
 
Pablo Ruiz Molina
 
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Comentarios Publicar comentario
01/04/2019
Carlos Sánchez escribió:
Pablo, un gusto. Todo lo que usted comenta está bien documentado en literatura y desde hace muchos años se conocen sus bondades. Su articulo comienza indicando "olvidarse de los fangos activados", pero la realidad es que sigue siendo la tecnologia mas empleada a nivel mundial, con sus ventajas y gran cantidad de desventajes citadas. Espero que en algun momento cercano se produzca un giro importante hacia tecnologias mas sostenibles. Saludos
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modelo / depuración / sostenible / circular