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“Fatberg”, un problema creciente e invisible en la red de alcantarillado

07/06/2018

“Fatberg”, un problema creciente e invisible en la red de alcantarillado

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Autor: REMTAVARES

Blog: www.madrimasd.org

 

  • Cristina Pablos, Departamento de Ingeniería Química, URJC
 
Obstrucciones debido a grasas y aceites de cocina (fat, oil and grease, FOG) son el origen de un problema global creciente en los sistemas de alcantarillado que surge como consecuencia de cambios en nuestros hábitos alimentarios, de higiene, y el dominio de la cultura de usar y tirar en la sociedad actual.
 
Su acumulación en la red de alcantarillado ha dado lugar al término “Fatberg”, que ha sido admitido por el diccionario de Oxford en 2015, y significa literalmente “mole de grasa”. 
 
Estas grasas que provienen de la descarga de agua residual de los hogares, restaurantes, e industrias alimentarias provocan obstrucciones en el sistema de alcantarillado de la ciudad que pueden dar lugar a desbordamientos o inundaciones. La liberación de estas aguas residuales sin tratar pudiendo entrar en contacto con la población, aguas superficiales, etc., puede provocar graves riesgos para la salud y el medio ambiente.
 
La Agencia Americana de Medioambiente [1] (Environmental Protection Association, EPA) ha estimado que en EE.UU., se producen al año, al menos 36.000 desbordamientos de aguas residuales sin tratar procedentes de los sistemas de alcantarillado, de los cuales, aproximadamente el 47 % son debidas a las FOGs.
 
Así mismo, en Reino Unido, de los 25.000 incidentes de este tipo que se registran al año, el 50 % son debidos a depósitos de FOGs. Además, en países como Malasia e Indonesia, donde tiene lugar la producción masiva de aceite de palma, generando efluentes de descarga de aguas con alto contenido en FOG, este problema se agrava [2-4].
 
El debate social sobre este tipo de contaminación ha sido reavivado recientemente tras detectarse el denominado “fatberg” de Whitechapel, al este de Londres en septiembre de 2017.
 
Es considerado el depósito de grasa más grande identificado hasta ahora en Reino Unido con una longitud de 240 m y 130 toneladas de peso, ya conocido entre los británicos como el Monstruo de Whitechapel [5].
 
Para promover la concienciación social sobre estos desechos, el museo de Londres ha abierto del 9 febrero al 1 de julio 2018, la exposición “Fatberg!”, con muestras del mismo [5-6].
 
 

 

Definición y composición de las FOGs

 
Las denominadas FOGs son subproductos de cocina generados en restaurantes e industrias alimentarias, que incluyen desechos de comida y aceite de cocina usado principalmente.
 
Corresponden a un grupo heterogéneo de compuestos formado principalmente por tri-, di- y glicéridos (glicerol y ácidos grasos), esteroles, hidrocarburos no volátiles, ceras y otros lípidos complejos [4].
 
Las aguas residuales descargadas en zonas residenciales que contienen, aparte de desechos humanos, toallitas, productos de higiene personal, etc., favorecen la acumulación y formación de esta mole de grasa o “fatberg” en la alcantarilla.
 
El análisis en laboratorio de la composición de muestras de “fatbergs” identificados en Londres [5] ha revelado que el 90 % de su composición, aparte de desechos humanos, corresponde a grasas utilizadas en cocinas; y dentro del otro 10 % se encuentran desechos plásticos, bastocillos para los oídos, jeringas, pañales, toallitas húmedas, e incluso toallitas de algunas marcas etiquetadas como desechables, que no pueden biodegradarse en la alcantarilla.
 
Esto se relaciona con cambios en los hábitos alimentarios, ya que el consumo de alimentos fritos y uso de restaurantes para comer es cada vez más frecuente. De hecho, las concentraciones máximas de FOG en efluentes de aguas residuales tradicionalmente correspondían a valores de 50-150 mg/L [7]; sin embargo estos valores se han superado notablemente [8].
 
Destacar, que además este análisis ha identificado una alta concentración de suplementos deportivos como la hordenina y ostarina, prohibidos por la Agencia Mundial Anti-Dopaje. Bacterias potencialmente infecciosas como Listeria monocytogenes, Escherichia coli, y Campylobacter jejuni también han sido observadas.
 
Lo más preocupante, es que también se han detectado bacterias potencialmente infecciosas con resistencias a antibióticos [5].
 

Origen de las FOGs en la red de alcantarillado

 
Estos compuestos se introducen en la red de alcantarillado por vertido directo como ocurre en zonas residenciales, o por el escape de las grasas desde unidades de eliminación de grasa instaladas en muchos restaurantes.
 
Estas trampas para grasas están diseñadas para eliminar por gravedad la mayor parte de las FOGs del efluente de agua antes de su vertido. Sin embargo, su eficiencia depende de la frecuencia de mantenimiento.
 
La eficacia de estos separadores depende además del tamaño de las gotas de grasa. La eficacia de la separación es alta cuando el tamaño de éstas es mayor de 150 µm. Sin embargo, en las etapas de limpieza de restaurantes o industrias alimentarias basadas en el uso de detergentes o de lavados a alta temperatura, las FOGs se emulsionan, dando lugar a tamaños de gota inferiores a 150 µm, no pudiendo ser retenidos por estas trampas para grasas [4]. 
 
Investigaciones llevadas a cabo por la compañía “Thames Water” en Londres, relacionaron las localizaciones de los “fatberg” identificados con las zonas donde se concentra un alto número de restaurantes de la ciudad, señalando este tipo de establecimientos como los principales focos de generación de estas acumulaciones de grasa [5]. Se plantea por tanto, si un cliente podría exigir no solo calidad en su comida, sino además tener el derecho de saber si la cocina de un restaurante es “amigable con el alcantarillado” antes de pagar por ella.
 
Una vez las FOGs llegan a las tuberías, se encuentran en un ambiente alcalino reaccionando con toallitas, pañales, etc., mediante el proceso de saponificación, formando una masa (sales de ácidos grasos) calcificada insoluble en agua debido a la presencia de calcio en las aguas residuales.
 
Estos corresponden a los de depósitos de FOGs [2-4, 8-9]. Esta reacción de saponificación, puede favorecerse debido al uso de detergentes y desinfectantes que contienen una alta cantidad de NaOH.
 
Otros estudios han sugerido que el incremento de la concentración de calcio en las aguas residuales podría deberse a la corrosión de tuberías de hormigón [4], posible consecuencia de sistemas de alcantarillado antiguos como el de Londres o con bajo mantenimiento. Sin embargo, es necesario un mayor número de estudios para comprender claramente los factores y mecanismos que afectan a la formación de FOGs en la red de tuberías del alcantarillado.
 

Efectos de los depósitos de FOGs

 
Estos depósitos están causando considerables problemas a la infraestructura actual de aguas residuales en las ciudades, causando millones de pérdidas económicas al año debido a un rápido deterioro de la red de alcantarillado. El problema se agrava si estas aguas residuales sin tratar con contaminantes potencialmente dañinos consiguen ascender a través de tuberías domésticas o comerciales por una obstrucción de las tuberías principales de la red de alcantarillado. Este hecho daría lugar a situaciones de riesgo para la salud de la población, y contaminación de aguas superficiales (ríos, lagos) que podría generar episodios de eutrofización afectando a los ecosistemas acuáticos.
 
Aguas residuales con alta concentración de FOGs podrían también afectar a las tuberías de las plantas depuradoras de aguas residuales, y por tanto, también a la eficacia de sus operaciones de tratamiento. Además, las FOGs se depositarían finalmente en los fangos de depuradora, haciéndolos más viscosos, y reduciendo la eficacia de los procesos de deshidratación de lodos [4].
 
Los depósitos de FOGs son acumulados en vertederos como residuos sólidos principalmente, lo que podría dar lugar a problemas ambientales adicionales, ya que conductividad hidráulica del suelo podría verse reducida [4].
 

Métodos de control

 
Actualmente, como método de control de los depósitos de FOGs, solo se utilizan separadores de grasas en restaurantes, como paso previo a la descarga de sus aguas residuales al sistema de alcantarillado, como se indicó anteriormente. A nivel doméstico, existen contenedores para depositar aceite de cocina usado.
 
La revisión del diseño del alcantarillado podría ser otra alternativa [10] para reducir la acumulación de FOGs.
 
En cuanto a tratamiento biológico de los FOGs una vez formados, (i) existen estudios de compostaje consiguieron una reducción del 70 % de lípidos transcurridos 10 días, mientras que el contenido en sólidos volátiles sólo se redujo en un 20 % [4].
 
Otros estudios que han obtenido eficiencias de eliminación de FOGs altas están basados en el bioaumento (ii). En ellos se han utilizado microorganismos productores de lipasas, enzimas responsables de la disgregación de grasas, que podrían ser adicionados en zonas concretas o directamente en la tubería [4].
 
La reutilización de FOGs para transformar este desecho en biodiesel ya se está llevando a cabo. Por ejemplo, la empresa “Argent Energy” en la costa noroeste de Inglaterra es una de las pioneras.
 
Sin embargo, sólo se obtienen conversiones del 24-40 % [11]. El alto contenido de las FOGs en ácidos grasos libres (más del 15 %) como consecuencia del proceso de fritura del aceite de cocina favorece la formación de sales de ácidos grasos en presencia de catalizadores básicos, inhibiendo la separación entre el biodiesel y el glicerol, obstaculizando así el proceso de transesterificación para la obtención de biodiesel [4].
 
Así, más esfuerzos deben orientarse a desarrollar principalmente métodos de prevención, así como métodos de control, tratamiento y reutilización de FOGs, medioambiental y económicamente eficientes.
 
 
Bibliografía

[1] United States Environmental Protection Agency (EPA), Report to Congress (EPA 833-R-04-001): Impact and Control of CSOs and SSOs. www.epa.gov/npdes (Consultado en Mayo, 2018).
[2] Southerland R., 2002. Sewer fitness: cutting the fat. Am. City Country 117 (15), 27-31.
[3] Iasmin M., Dean L.O., Lappi S.E., Ducoste, J.J., 2014. Factors that influence properties of FOG deposits and their formation in sewer collection systems. Water Res. 49, 92-102.
[4] Husain I. A. F., Alkhatib M. F., Jammi M. S., Mirghani M.E.S., Zainudin Z.B., Hoda A., 2014. Problems, Control, and Treatment of Fat, Oil, and Grease (FOG): A Review. J. Oleo Sci. 63 (8), 747-752.
[6] The Guardian, disponible en: https://www.museumoflondon.org.uk/discover/exhibiting-fatberg-monster-whitechapel (Consultado en Mayo, 2018).
[7] Metcalf & Eddy, 2003. Wastewater Engineering: Treatment and resource Recovery (4th edit.). Mc Grow Hill, EE.UU.
[8] Mattsson J., Hedström A., Ashley R.M., Viklander M., 2015.  Review Impacts and managerial implications for sewer systems due to recent changes to inputs in domestic wastewater: A review. J. Environ. Manage. 161, 188-197.
[9]  He X. de los Reyes F.L., Ducoste J.J., 2017. A critical review of fat, oil, and grease (FOG) in sewer collection systems: Challenges and control. Crit. Rev. Env. Sci. Technol. 47 (13), 1191-1217.
[10] Dominic C.C., Szakasits M., Dean L.O., Ducoste, J.J., 2013. Understanding the spatial formation and accumulation of fats, oils and grease deposits in the sewer collection system. Water Sci Technol.  68 (8), 1830-1836.
 
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