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El reto de regenerar las aguas residuales para usarlas en agricultura


28/04/2025

Reutilización
El reto de regenerar las aguas residuales para usarlas en agricultura

 

  • Paula Soriano Molina - Investigadora posdoctoral en el Centro de Investigación en Energía Solar (CIESOL), Universidad de Almería
  • Alejandro Cabrera Reina - Profesor de Ingeniería Química, Universidad de Almería
  • Daniel Rodríguez García - Investigador Predoctoral en Ingeniería Química, Universidad de Almería
  • Elizabeth Gualda Alonso - Investigadora postdoctoral, Universidad de Almería
  • María Guadalupe Pinna Hernández - PDI, wasterwater treatment and energy., Universidad de Almería
  • Sara Miralles Cuevas - Investigadora Ramón y Cajal, área de tratamiento de aguas, Universidad de Almería
  • Solaima Belachqer El Attar - Investigadora predoctoral, Universidad de Almería

 

Europa se enfrenta a una creciente escasez de agua, un desafío que trasciende los episodios puntuales de sequía. El aumento en la demanda de agua, sumado a una gestión ineficiente y al impacto del cambio climático, pone en jaque sectores clave como la agricultura.

En países como Chipre, Grecia, Italia y España, hasta el 60 % del consumo de agua se destina a la agricultura, lo que dificulta aún más garantizar un suministro de agua sostenible.
 
Frente a este reto, la reutilización del agua residual tratada, conocida como “agua regenerada”, se ha convertido en una prioridad dentro de las políticas ambientales europeas. Esta agua, proveniente de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), puede ser utilizada de forma segura para el riego agrícola tras someterse a tratamientos avanzados.
 

Desinfectar y eliminar microcontaminantes

 
Para armonizar esta práctica a nivel europeo, el Reglamento (UE) 2020/741 establece una clasificación de calidades de agua regenerada en función de su uso y método de riego, con requisitos específicos de desinfección.
 
Además, propone un plan para identificar riesgos asociados a la presencia de compuestos potencialmente peligrosos, como los “microcontaminantes” o “contaminantes de preocupación emergente” (plaguicidas, fármacos, hormonas y antibióticos, entre otros).
 
De forma complementaria, la reciente Directiva (UE) 2024/3019 sobre el tratamiento de aguas residuales urbanas establece la necesidad de aplicar un tratamiento adicional en las EDAR para reducir la carga de microcontaminantes en los ecosistemas. Asimismo, promueve la neutralidad energética y fomenta el uso de energías renovables. Este nuevo marco legislativo acentúa la necesidad urgente de desarrollar alternativas sostenibles a los tratamientos convencionales, como la cloración y la ozonización, que predominan actualmente en las EDAR.
 
Estas instalaciones deberán transformarse en estaciones regeneradoras de aguas residuales (ERAR), lo que implicará modernizarlas para que sean más eficientes, sostenibles y seguras.
 

Procesos de oxidación avanzada

 
En este contexto, la Unidad de Regeneración de Aguas del Centro de Investigación en Energía Solar (CIESOL) de la Universidad de Almería ha investigado durante más de una década tecnologías sostenibles y eficientes para regenerar el agua residual, con especial atención a los procesos de oxidación avanzada que aprovechan la energía solar.
 
Una de las tecnologías que evaluamos es el proceso llamado foto-Fenton solar, basado en la reacción entre el peróxido de hidrógeno y los iones de hierro bajo radiación solar. Esta reacción genera radicales hidroxilo, que eliminan microcontaminantes e inactivan patógenos presentes en el agua residual, sin generar residuos peligrosos.
 
Nuestro grupo de investigación es pionero en la implementación del proceso foto-Fenton solar en reactores tipo raceway a escala demostrativa. Estos reactores, de bajo coste, consisten en canales abiertos con superficies de entre 37 m² y 100 m² por los que se recircula el agua. Están instalados en diferentes EDAR de Almería, incluyendo tanto zonas urbanas (El Bobar y El Toyo) como rurales (Uleila del Campo).
 
Utilizando bajas dosis de reactivos y tiempos cortos de tratamiento, se elimina más del 70 % de la carga total de microcontaminantes y se logra una calidad de agua clase B según el Reglamento (UE) 2020/741 –esto significa que el agua se puede reutilizar en cultivos de alimentos que se consumen crudos cuando la parte comestible se produce por encima del nivel del suelo y no está en contacto directo con las aguas regeneradas–.
 
Cada metro cuadrado de reactor produce suficiente agua regenerada para regar diariamente 1 000 m² de hortalizas en invernadero, una buena motivación para que los agricultores usen esta tecnología.
 
En paralelo, hemos desarrollado el cloro-foto-Fenton, una nueva estrategia que combina la acción bactericida del hipoclorito sódico con la capacidad del proceso foto-Fenton para eliminar microcontaminantes. Así, conseguimos reducir el tiempo de tratamiento y logramos la eliminación de microcontaminantes y patógenos, sin generar subproductos clorados tóxicos.
 

Microalgas que ayudan en la limpieza del agua

 
Actualmente, exploramos la combinación de microalgas y foto-Fenton para obtener agua regenerada para su reutilización en agricultura y, a su vez, producir biomasa.
 
Las microalgas consumen los nutrientes presentes en el agua residual, como nitrógeno y fósforo, los cuales interfieren negativamente en el proceso foto-Fenton.
 
Por lo tanto, ajustando las condiciones de operación del tratamiento con microalgas, se obtiene agua con las características adecuadas para la posterior aplicación del proceso foto-Fenton.
 
Esta sinergia permite obtener la calidad de agua regenerada más restrictiva (clase A) y lograr más del 90 % de eliminación de microcontaminantes, reduciendo los costes de operación y el impacto ambiental.
 

Tecnología de bajo consumo energético

 
Sin embargo, no siempre brilla el sol. Por ello, también investigamos el uso de luz basada en tecnología LED. Estos sistemas permiten operar en interiores o en zonas con baja radiación solar, ajustando la longitud de onda (que corresponde a distintos niveles de energía) para mejorar la eficiencia de los tratamientos de regeneración de aguas.
 
Además, pueden operar las 24 horas del día: con energía solar fotovoltaica durante el día y baterías de almacenamiento solar durante la noche, lo que reduce el consumo eléctrico y el impacto ambiental.
 
El avance de estas tecnologías pone finalmente de manifiesto la necesidad de implementar estrategias de automatización y control para optimizar la operación de los fotorreactores y garantizar una calidad estable del agua tratada que siempre cumpla con los límites permitidos.
 
Esta nueva línea de investigación, en la que también estamos trabajando, es crucial para la futura aplicación comercial de los tratamientos avanzados de regeneración de aguas.
 
Los métodos de regeneración ya están disponibles. Y funcionan. Ahora se necesita el compromiso de las administraciones, el sector agrícola y la ciudadanía. En un planeta cada vez más “sediento”, dar una nueva vida al agua es clave para minimizar la escasez y alcanzar la sostenibilidad.
 

Fuente theconversation.com


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