Los lodos de depuradora, recursos de enorme valor

La mayoría de las personas probablemente ven los lodos de una planta de tratamiento de aguas residuales como un producto de desecho maloliente. Sin embargo, ese ya no es el caso, ya que muchas plantas de tratamiento de aguas residuales se están volviendo ecológicas al convertir los lodos en energía y al mismo tiempo extraer nutrientes. De hecho, varias plantas de tratamiento danesas producen más energía de la que usan, y dado que esa es la parte de las obras hidráulicas danesas que consume más energía, el potencial es enorme.

"Es un pequeño cambio de paradigma pasar de una planta de tratamiento a una planta de recuperación de recursos", dice Anders Damgaard, investigador sénior de DTU Sustain, que se centra en la evaluación ambiental de las aguas residuales.

El lodo es un material orgánico que se extrae de las aguas residuales y consiste principalmente en heces, restos de comida y papel. Al introducir el lodo en digestores sin oxígeno, las bacterias pueden convertirlo en biogás, que luego produce electricidad y calor. Esto puede hacer que las plantas de tratamiento sean autosuficientes, mientras que el exceso de electricidad y calor se puede volver a vender a la red eléctrica.

"Dado que ya tienes que tratar el agua, también podrías extraer energía del proceso y, por lo tanto, las instalaciones pasan de tener un impacto muy intensivo en energía a un ahorro neto. Varias de ellas también están a punto de volverse climáticamente neutrales", dice. Anders Damgaard.

Fábricas de recursos optimizadas

Mientras 10.000 profesionales de la industria de todo el mundo se reúnen estos días para el Congreso Mundial del Agua de la IWA en Copenhague, muchos países estarán atentos a las plantas de tratamiento de aguas residuales danesas. Las soluciones tecnológicas pueden convertirse en un verdadero éxito de exportación, ya que la industria del agua danesa tiene grandes ambiciones de duplicar la exportación anual de tecnología del agua de alrededor de DKK 20 mil millones a DKK 40 mil millones para 2030.

Dado que DTU cuenta con el entorno educativo y de investigación más extenso de Dinamarca para la tecnología del agua, ofrece una valiosa experiencia e investigación a la industria del agua.
Según la Agencia Internacional de Energía, AIE, la industria del agua representa alrededor del cuatro por ciento del consumo total de electricidad del mundo, por lo que hay beneficios climáticos sustanciales si todas las plantas de tratamiento siguen el camino de la producción de energía.

"Fundamentalmente, las aguas residuales son muy similares en todo el mundo, por lo que existe un enorme potencial para ver las plantas de tratamiento como fábricas de recursos modernas y de primer nivel en el futuro", dice el profesor Peter Steen Mikkelsen de DTU Sustain. Se especializa en sistemas de agua urbanos y ha estado involucrado en llevar la conferencia del agua a Dinamarca.

La energía no es suficiente

Sin embargo, para volverse climáticamente neutral, no es suficiente que las plantas de tratamiento produzcan electricidad y calor, también deben contribuir a la economía circular al extraer algunos de los nutrientes de los lodos.

"Varias de las plantas de tratamiento danesas son en realidad energéticamente positivas, pero el hecho de que produzcan energía no significa que necesariamente sean sostenibles", dice Maria Faragò.

Es estudiante de doctorado en DTU y trabaja con las tres empresas de servicios públicos más grandes de Dinamarca, Aarhus Vand, BIOFOS y VandCenter Syd, para utilizar métodos como las huellas de CO2 y las evaluaciones del ciclo de vida para evaluar la huella climática y ambiental de las diversas tecnologías. Para que las empresas de agua se vuelvan climáticamente neutras, ese esfuerzo debe medirse, y eso requiere modelos y herramientas operativos, como los desarrollados por Maria Faragò.

A menudo, cada solución tiene ventajas y desventajas y diferencias significativas en las emisiones directas e indirectas, al igual que algunas de las soluciones requieren grandes inversiones por parte de las empresas de agua.

"Un parámetro es el clima y el CO2, pero también hay que evaluar el consumo de recursos, como los productos químicos utilizados para limpiar el agua, así como el impacto de los materiales y la infraestructura de la planta de tratamiento", dice Maria Faragò.

Por ejemplo, puede ser de gran valor extraer fósforo, ya que es un recurso limitado que la agricultura importa a gran escala, y cuando las plantas de tratamiento queman los lodos, la ceniza restante contiene grandes cantidades de fósforo.

"El 80 por ciento del fósforo en nuestros alimentos termina en las aguas residuales, por lo que hay mucho enfoque en extraerlo y devolverlo a la agricultura", dice Anders Damgaard.

Ganancias más significativas con óxido nitroso

Si las plantas de tratamiento quieren reducir significativamente su huella de CO2, los análisis de Maria Faragò muestran que el gas de la risa (óxido nitroso) es una de las áreas con mejores beneficios. Durante la depuración de las aguas residuales, el nitrógeno se convierte mediante procesos biológicos en óxido nitroso, un gas de efecto invernadero casi 300 veces más potente que el CO2.

Según la Agencia Danesa de Protección Ambiental, las emisiones de óxido nitroso de las plantas de tratamiento representan el 0,4 por ciento del impacto climático total de Dinamarca. Pero al monitorear cuando la cantidad de nitrógeno en las aguas residuales alcanza su punto máximo, las plantas de tratamiento pueden ajustar sus operaciones para garantizar que las aguas residuales permanezcan más tiempo en los tanques de proceso, se incremente la concentración de la biomasa o se ajuste la aireación, reduciendo así la cantidad de gas de la risa.

"Los sensores para medir el óxido nitroso son bastante baratos. Las mediciones en línea y la gestión de las emisiones de óxido nitroso también pueden proporcionar los mayores beneficios para el clima", dice Maria Faragò.

Un acto de equilibrio ambiental

Este tipo de conclusiones son música dulce para los oídos de Morten Rebsdorf. Es gerente senior de proyectos en Aarhus Vand y se enfoca en plantas de tratamiento, y Aarhus Vand es una de las empresas de servicios públicos que ha estado produciendo energía a partir de sus plantas de tratamiento durante muchos años. Lo están haciendo tan bien que algunas plantas producen el 150% de la energía que consumen. Pero para que la empresa de agua alcance su objetivo de convertirse en energía y CO2 neutral para 2030, también requiere que extraiga otros recursos de las aguas residuales. Aarhus Vand también está en proceso de construir una nueva planta de tratamiento grande, que se completará para 2028, por lo que deben decidir en qué soluciones tecnológicas invertirán.

“Es una decisión compleja, por lo que necesitamos un método sistematizado para tomar estas decisiones”, dice Morten Rebsdorf.

"Bien puede ser que elijamos una solución que reduzca las emisiones de metano y gas de la risa, lo que puede usar más energía pero generar menos emisiones. Es un acto de equilibrio de lo que tiene el menor impacto neto en el medio ambiente".

Los días en que una planta de tratamiento 'simplemente' tenía que limpiar el agua han terminado, pero las expectativas también serán mayores en el futuro.

"Cada vez hay más requisitos de limpieza y si, por ejemplo, el gobierno obliga a eliminar también los residuos de medicamentos de las aguas residuales, eso dará como resultado otro paso de limpieza que requerirá más energía. Por lo tanto, puede ser cada vez más difícil mantener la neutralidad energética. en el futuro", dice Morten Rebsdorf.