Desde la USC desarrollan tecnologías para reducir la demanda de energía y costes de operación en depuradoras

El ingeniero químico Antón Taboada Santos acaba de desarrollar diferentes tecnologías para reducir la demanda energética, los costos operativos y la presencia de microcontaminantes orgánicos en los efluentes de las Estaciones de Aguas Residuales Urbanas (EDAR). Estas estaciones se han utilizado satisfactoriamente durante décadas para eliminar los contaminantes presentes en las aguas residuales como materia orgánica, sólidos en suspensión y nutrientes, evitando que cantidades importantes de estos lleguen a las aguas superficiales. Sin embargo, estas depuradoras se basan en procesos que implican una demanda energética muy alta en forma de aireación. Además, la materia orgánica se oxida y se pierde en forma de dióxido de carbono.

“En los últimos años se están desarrollando tecnologías que reducen significativamente la demanda energética de las instalaciones en las que la materia orgánica no se pierde como dióxido de carbono, sino que se valora como biogás”, dice Antón Taboada. El resultado es que la energía obtenida de la combustión de este biogás puede ser suficiente para cubrir las necesidades de la depuradora, consiguiendo la autosuficiencia energética. Paralelamente, el consumo de compuestos orgánicos como productos de cuidado personal, medicamentos, hormonas o compuestos químicos industriales, entre otros, se ha incrementado de forma espectacular en las últimas décadas. En consecuencia, estos compuestos están presentes tanto en aguas residuales como en suelos agrícolas dado el uso de lodos de depuradora como fertilizante en la agricultura, y aunque están presentes en concentraciones muy bajas,

En este contexto, esta investigación se desarrolló para, por un lado, desarrollar y comparar desde la perspectiva del consumo energético y los costos operativos, diferentes tecnologías de depuración de agua basadas en principios físicos, químicos y biológicos que aseguren un efluente de EDAR de suficiente calidad; y, por otro lado, estudiar el comportamiento de los lodos generados en estas unidades y la aplicación de un pretratamiento como la hidrólisis térmica para maximizar la autoproducción de energía eléctrica en la instalación y obtener lodos libres de patógenos de alta calidad que puedan ser valorizados para fines agrícolas. Finalmente, a través de un trabajo de simulación realizado en la DTU de Dinamarca, se compararon a nivel mundial diferentes esquemas de plantas para identificar aquella que permite una mayor eliminación de microcontaminantes orgánicos.

La investigación concluyó que todas las alternativas de tratamiento de aguas residuales estudiadas permiten un ahorro energético considerable respecto a las EDAR actuales por dos motivos: primero, por la menor demanda energética necesaria para realizar el proceso de tratamiento y, segundo, por la gran incremento en la autoproducción de electricidad obtenida tras la digestión anaeróbica de los lodos, ya que al minimizar la oxidación de la materia orgánica se consigue una mayor recuperación de esta en forma de lodos, y además, tienen un mayor potencial energético que los obtenidos en las EDAR convencionales.

Sin embargo, la tecnología química requiere altas dosis de coagulantes que implican costos operativos muy superiores a otras alternativas e incluso a las EDAR convencionales, además de que pueden acidificar el agua. En esta evaluación económica se encontró que la hidrólisis térmica juega un papel muy importante en la reducción de los costos operativos ya que se obtiene un lodo esterilizado de alta calidad con menor presencia de microcontaminantes orgánicos. Finalmente, la comparación realizada entre EDAR innovadoras y convencionales mediante simulaciones realizadas en la DTU mostró que en las EDAR innovadoras estudiadas en la tesis se consigue una menor eliminación de microcontaminantes orgánicos de las aguas residuales que en las convencionales, aunque la el lodo obtenido en ambos casos sería de similar calidad.

Corte y calificación

Esta tesis doctoral se realizó en el marco del proyecto europeo Pioneer_STP, financiado por la Agencia Estatal de Investigación y la Unión Europea, en colaboración con otras universidades europeas como la Universidad de Verona, DTU Copenhague y KTH Estocolmo, así como la empresa Aqualia. La investigación doctoral se ha visto reflejada en varias publicaciones internacionales en el campo de la ingeniería ambiental. Esta investigación se llevó a cabo en el Grupo de Biotecnología Ambiental del Departamento de Ingeniería Química, perteneciente al Instituto CRETUS, bajo la dirección del Profesor Emérito Juan Lema Rodicio y la Profesora Marta Carballa Arcos. El panel encargado de evaluar esta tesis doctoral estuvo presidido por el catedrático de la Universidad de Valladolid Fernando Polanco, quien estuvo acompañado como miembros del jurado por la profesora Ana Soares, de la Universidad de Cranfield, y Sonia Suárez, investigadora de la Universidad de Santiago de Compostela. El tribunal acordó por unanimidad otorgar la calificación de sobresaliente cum laude a esta investigación doctoral.