Una ‘pila’ para depurar las aguas residuales
La ULE desarrolla procesos alternativos que disminuyen la carga contaminante mediante sistemas bioelectroquímicos
Isabel San Martín, Guillermo Pelaz, Adrián Escapa, Raúl Mateos y Gabriella Ornelas en las instalaciones de la Universidad de León.-EL MUNDO
Las aguas residuales cruzan un laberinto de tuberías hasta llegar depuradas a su destino. Un periplo unido a la tecnología para eliminar compuestos que pueden ser pequeños en origen, pero que tras diluirse en las corrientes de agua se hacen más grandes y complicados de tratar. Un reto municipal que tira de recursos y energía. Por este motivo, los ayuntamientos buscan la manera de lavar sus aguas sucias sin contaminar. Programas de mejora que reducen los costes y tienen en cuenta los aspectos ambientales.
Investigadores de la Universidad de León (ULE) trabajan para el desarrollo de procesos alternativos de tratamiento de aguas residuales de alta carga, como son las aguas de retorno de las depuradoras, que suelen provenir de la deshidratación de los lodos y se recirculan a la cabecera de planta para volver a ser tratadas. En este proyecto, subvencionado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) dentro del programa Innterconecta, han tratado aguas mediante sistemas bioelectroquímicos que permiten disminuir la carga contaminante, obteniendo un doble beneficio: por un lado, disminuir el consumo de energía y, por otro, evitar el aumento de tamaño de la línea de tratamiento de aguas.
La tecnología empleada es parecida al funcionamiento de una pila, sin embargo, el proceso cuenta con unos microorganismos que forman una biopelícula encima del electrodo y catalizan las reacciones electroquímicas. «Esto nos permite mejorar los rendimientos en el tratamiento de aguas residuales», matiza Isabel San Martín, investigadora del grupo de ingeniería de Bioprocesos Químicos y Ambientales.
En este sentido, recuerda que el uso de los sistemas bioelectroquímicos en plantas de tratamiento de aguas residuales se comenzó a aplicar a mediados de la pasada década, por lo tanto es «una tecnología aún en desarrollo, pero muy prometedora», puntualiza para, más tarde, comentar que el principal desafío es sacar estas tecnologías del laboratorio y diseñar sistemas prácticos a mayor escala. Ahora están trabajando con celdas bioelectroquímicas de varios mililitros, celdas pequeñas y fáciles de manejar que aportan «información muy valiosa» para empezar el escalado. No obstante, sostiene que cuando se da el salto y se empiezan a usar celdas de mayor tamaño se comprueba que los resultados no van en proporción. Por eso, insiste en que es fundamental utilizar reactores a escala piloto.
En su caso, este equipo de la ULE ha optado por usar una celda de 150 litros, un tamaño difícil de encontrar en el mundo de los sistemas bioelectroquímicos ya que, tal y como expone, el valor de los materiales es muy alto cuando el número de unidades fabricadas es bajo. A este desafío se suma el del uso de los sustratos reales. «Muchas veces es difícil llevar el agua residual a los laboratorios y se suele trabajar con agua residual sintética», señala antes de destacar que en el proyecto intentan aportar datos reales y para ello recogen aguas de retorno de una depuradora.
Respecto a las ventajas, asegura que puede reducir «en aproximadamente un 20%» el consumo de energía de la depuradora de aguas residuales respecto a otros sistemas de tratamiento convencionales. Además, San Martín asegura que estos sistemas se podrán utilizar en un futuro en otras posibles aplicaciones como pueden ser la producción de fertilizantes gracias a la recuperación de nitrógeno y fósforo de aguas residuales o la producción de compuestos orgánicos a partir de dióxido de carbono.
El grupo de Ingeniería Química, Ambiental y Bioprocesos comenzó a estudiar los sistemas bioelectroquímicos en 2008, publicando la primera tesis doctoral de España sobre esta temática cuatro años después. Cuenta que la idea fue surgiendo de la experiencia del trabajo de un equipo de investigadores con distinta formación técnica –ingenieros químicos, eléctricos y ambientales– en sistemas de tratamiento de residuos orgánicos mediante procesos biológicos con la meta de mejorar sus rendimientos energéticos.
Expone que el alto potencial de la tecnología hace que no sean los únicos del mundo que están trabajando en ella. Eso sí, cada uno busca diferenciarse del resto. Los leoneses destacan en el campo de la valorización de residuos, centrándose en la recuperación de nutrientes y en la fijación de dióxido de carbono. De cara al futuro, afirma que van a continuar este camino hasta llevar los sistemas bioelectroquímicos al mercado. De hecho, muchas compañías ya están mostrando su interés para que la aplicación de estos procesos sea una realidad en un plazo corto de tiempo. «Nosotros queremos colaborar en ellas», zanja Isabel San Martín.
Son muchas las voces que están poniendo estos sistemas de depuración de fangos en lo más alto. La publicación Biociencia y Bioingeniería recoge un estudio que deja patente que las aguas residuales urbanas que ingresan en una planta de tratamiento de aguas residuales, que representan la principal fuente de nitrógeno para la línea de flotación, contienen una baja concentración de nitrógeno, que generalmente es de alrededor de 45 miligramos por litro. Otra fuente importante de nitrógeno proviene de la centrifugación del lodo que produce una corriente liquida, conocida como concentrado, que se devuelve a la cabeza de la línea de agua.
Su eliminación exige una inyección potente de energía y la realización de tanques de tratamiento más grandes en la línea de agua, que conlleva «un impacto significativo» en el bolsillo de la planta. Además, como los contaminantes en el centro se diluyen cuando ingresan en las aguas residuales urbanas, su eliminación se vuelve más difícil. Por todo ello, buscar alternativas es más una necesidad que una opción por sus beneficios económicos y ambientales.