La tecnología de tratamiento de aguas residuales no tiene que ser nueva para ser disruptiva

El término "tecnología disruptiva" es una expresión habitual cuando nos referimos al tratamiento de aguas residuales, desde conferencias hasta documentos técnicos, desde factorías industriales y de fabricación hasta grandes plantas municipales de tratamiento de aguas residuales. No hay duda de que las tecnologías disruptivas tienen el poder de transformar la sostenibilidad en el sector del agua, pero es importante darse cuenta de que una tecnología no necesita ser nueva para ser disruptiva. El uso generalizado de sistemas circunscritos a procesos concretos, o el uso novedoso de tecnologías bien establecidas, como los intercambiadores de calor, pueden ser igualmente transformadores.

Qué entendemos por disruptivo

Una innovación disruptiva es aquella que crea un nuevo mercado o red de valor, provocando un desplazamiento de empresas y productos líderes en el mercado, hasta ese momento. Ejemplos de alto perfil de la vida cotidiana incluyen Internet, teléfonos móviles, Amazon y servicios de streaming de televisión. Sin embargo, también es evidente que, si bien los términos innovación disruptiva y tecnología disruptiva pueden ser nuevos, la idea fundamental no lo es. Desde la Edad del Hierro y la Edad del Bronce, hasta la invención de la pólvora, la máquina de vapor y el motor de combustión interna, la historia humana está llena de ejemplos de desarrollos transformadores que han cambiado el curso de la civilización mundial.

Una agenda más amplia

El alto nivel actual de desarrollo e implementación tecnológica disruptiva es en sí mismo parte de un desarrollo industrial más amplio, que a menudo se conoce como Industria 4.0. Esta cuarta revolución industrial se refiere al mayor uso de tecnología, automatización y datos en industrias tan diversas como la agricultura y la salud; y el tratamiento del agua y el sector ambiental no son diferentes. Si bien algunas personas descartan la Industria 4.0 como una palabra de moda de marketing, no se pueden negar los efectos que la digitalización, la captura y el análisis de datos y la automatización están teniendo en toda la economía.

Ejemplos de tecnología disruptiva

Ha habido muchos desarrollos disruptivos en el tratamiento de aguas residuales a lo largo de la historia, desde sistemas de alcantarillado y filtros de goteo, hasta el uso de lodos activados, digestión anaeróbica y recuperación de nutrientes. Algunas de las áreas actuales que tienen un mayor potencial de interrupción, ya sea porque son nuevas o porque se están volviendo cada vez más comunes, como son:

• Tratamiento descentralizado de aguas residuales: el desarrollo de una tecnología de tratamiento descentralizado más pequeña tiene el potencial de mejorar los niveles de saneamiento y acceso a agua limpia en todo el mundo. Varias universidades y empresas están trabajando en soluciones prácticas para unidades sostenibles de tratamiento de aguas residuales a pequeña escala.

• Recuperación de fósforo: los factores económicos, políticos y ambientales actúan conjuntamente para hacer que la recuperación de este valioso nutriente procedente de los flujos de desechos y lodos sea una rutina en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Los consultores también están prestando atención a la recuperación de fósforo en instalaciones de menor escala, como tanques sépticos y efluentes agrícolas.

• Minería de aguas residuales: si bien la recuperación de algunos nutrientes clave, como el fósforo, es ahora común, una mejor comprensión de la escasez de recursos y el avance hacia el desarrollo de una verdadera economía circular significa que es probable que la próxima generación de plantas de tratamiento de aguas residuales incluyan sistemas físicos, químicos y biológicos para recuperar materiales clave (incluidos carbono, nutrientes y metales raros) para su reutilización en procesos tan diversos como la agricultura, la producción de alimentos y la fabricación industrial.

• Descarga de líquido cero: abreviada comúnmente como ZLD, esta técnica se refiere a tratamiento de desechos que eliminan las corrientes líquidas, generalmente empleando una combinación de procesos, como filtración y cristalización, para eliminar materiales suspendidos y disueltos y dejar una serie de residuos sólidos, que contienen valiosos coproductos o componentes (ver arriba) y agua. Ahora, categorizado como una tecnología madura, es un ejemplo de una tecnología disruptiva que se está convirtiendo rápidamente en la tendencia principal.

Usar la tecnología existente para fines disruptivos

Existen muchos alicientes para la adopción de estas técnicas en el tratamiento de aguas residuales, incluidos los factores ambientales, económicos y sociales. Sin embargo, la buena noticia para las empresas que desean evaluar e introducir dicha tecnología es que las técnicas ya existen.

Por ejemplo, muchos de los procesos descritos anteriormente involucran alguna forma de evaporación para concentrar los residuos para la extracción y como parte de la purificación de las corrientes de aguas residuales. Como especialistas en transferencia de calor y evaporación, HRS Heat Exchangers ha desarrollado una gama de intercambiadores de calor y sistemas que son adecuados para todos los procesos anteriores. La Serie patentada HRS Unicus de intercambiadores de calor de superficie rascada es particularmente ideal para su aplicación en sistemas de evaporación, como los utilizados para ZLD y recuperación de productos.

Los evaporadores HRS utilizados en los sistemas ZLD funcionan a presiones más bajas para reducir el punto de ebullición del líquido, lo que permite la evaporación de efectos múltiples. En la evaporación de efectos múltiples, el vapor de una etapa de evaporación anterior se usa como energía térmica para la siguiente etapa, que funciona en un punto de ebullición más bajo. De esta forma, se combinan varias etapas de evaporación, lo que genera considerables ahorros de energía. Para muchos componentes, la precipitación de cristales también se ve favorecida a temperaturas más bajas; Por lo tanto, reducir la temperatura de evaporación ayuda a aumentar las tasas de recuperación del producto.

El proceso HRS ZLD consiste en una fase de concentración de evaporación, donde una solución concentrada se concentra tanto como sea posible. A partir de ese momento hay dos posibilidades:

• Concentración hasta la máxima solubilidad sin la formación de sólidos en suspensión. Esto es seguido por una fase de enfriamiento que causa la precipitación de sólidos y la separación de los sólidos que se forman; La fracción líquida se devuelve al evaporador. Este método se puede aplicar para un producto que presenta un cambio brusco de solubilidad máxima con la temperatura.

• Concentración justo por encima del punto de saturación, seguido de un tanque de separación donde se separan los sólidos y los líquidos. La fracción líquida se devuelve al evaporador. Este método se puede aplicar para un producto cuya solubilidad no cambia demasiado con la temperatura.

Tanto los pasos de evaporación como de enfriamiento dan como resultado un alto grado de ensuciamiento del material en el interior del equipo. Para prevenir este suceso, se utilizan los evaporadores de superficie rascada de la Serie HRS Unicus, ya que mantienen la eficiencia térmica y eliminan las incrustaciones que se originan en el proceso de evaporación. Además, los intercambiadores de calor de superficie rascada de la Serie HRS R también se utilizan para enfriar la suspensión cargada de cristal que se obtiene en los tanques de cristalización.