Nueva metodología para transformar el agua residual en fuente de energía y recurso reutilizable

El grupo de investigación interuniversitario de Calidad de Aguas (CALAGUA), formado por personal del Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA-UPV) y del Departamento de Ingeniería Química de la Universitat de València (IQ-UV), está desarrollando una metodología para valorizar el agua residual, al considerar esta como una fuente de energía y nutrientes, y por tanto un recurso reutilizable.

Este estudio, que se enmarca en la línea de investigación iniciada por el grupo CALAGUA hace más de una década, rompe con la visión clásica del tratamiento del agua residual, pasando de concebir las EDAR como instalaciones de eliminación de contaminantes a considerarlas como instalaciones de recuperación de agua y recursos (energía y nutrientes).

La clave de este cambio de paradigma se fundamenta, tal y como resalta el profesor de la UPV e investigador del grupo CALAGUA Ramón Barat, en “valorizar la materia orgánica y nutrientes mediante un sistema anaerobio de membranas (AnMBR) al que se acopla un sistema de tratamiento con microalgas (MPBR)”.

Para realizar este proceso, el profesor Barat explica que en primer lugar “el agua residual de la EDAR se trata con un biorreactor anaerobio de membranas (AnMBR) que permite valorizar la materia orgánica, transformándola en energía, y obtener un efluente libre de materia orgánica y por tanto, de sólidos”. Sin embargo, el agua que sale del efluente contiene una elevada concentración de nutrientes (nitrógeno y fósforo), por lo que no se podría verter directamente al dominio público hidráulico.

El tratamiento de eliminación de nutrientes en esta corriente por la vía clásica no es viable. Tal y como indica el investigador del IIAMA, esto es debido a que en los procesos convencionales para eliminar el nitrógeno y fósforo “se necesita materia orgánica, la cual ya no está disponible al haber sido valorizada previamente”.

Por este motivo, desde el grupo CALAGUA se está desarrollando, mediante Tecnología de Fotobioreactores de Membrana (MPBR), un sistema de tratamiento de las aguas residuales con Microalgas, -en lugar de las bacterias clásicas-, que por una parte, “reduciría los nutrientes” y por otro lado, “produciría biomasa que se reintroduciría en el proceso anaerobio transformando esa materia orgánica en metano”, resalta el Dr. Ramón Barat. Además, otras de las ventajas es que estos organismos fotosintéticos tienen una alta velocidad de crecimiento (pueden llegar a duplicar su población entre 10 y 36 horas) y se desarrollan a partir de la luz solar y CO2.

Los resultados

En estos momentos se está trabajando tanto en el ámbito del desarrollo de modelos matemáticos que permitan reproducir la actividad de las microalgas, como en el ámbito experimental a escala de plantas piloto. Todos estos estudios se están materializando en el desarrollo de dos tesis doctorales. 

En este sentido, el Dr. Barat indica que con los resultados obtenidos hasta el momento, se puede observar que la combinación de los procesos anaerobios de membranas (AnMBR) y los fotobiorreactores de membranas (MPBR), reducen los costes económicos en el funcionamiento de la EDAR “al producir su propia energía, recuperando nutrientes y disminuyendo la huella de carbono del tratamiento del ARU”, señala el investigador del grupo CALAGUA. 

Por todo ello, destaca que la investigación puede suponer un punto de inflexión en el tratamiento de las aguas residuales, al concebir la EDAR como una planta de “recuperación de recursos y no de eliminación”.

Cambio de paradigma en el tratamiento de las EDAR

En este cambio de paradigma en el tratamiento de las EDAR, viene trabajando el grupo CALAGUA desde hace más de una década. El desarrollo de la tecnología AnMBR se inició con un proyecto del plan nacional en el año 2008 y en la actualidad se encuentra a nivel demostración dentro del proyecto Life Memory. En lo que respecta a la investigación sobre el tratamiento con microalgas, comenzaron en dos estudios del plan nacional de investigación como son BIONENANGAS (2011) y BIONUNTEN (2015).

En el primero se analizó la recuperación como biogás de la energía de la materia orgánica y los nutrientes del agua residual, acoplando un AnMBR y un cultivo de microalgas. En el proyecto BIONUNTEN se está investigando la combinación de procesos anaerobios, cultivo de microalgas y tecnología de membranas para la obtención de bionutrientes y energía de las aguas residuales urbanas.

Por último, todas estas investigaciones se materializarán en el actual proyecto europeo MAB 2.0 (Micro Algae Biorefiney), donde se busca demostrar la viabilidad de la producción sostenible de materias primas y eficiencia de los recursos mediante la conversión de ciertos efluentes de tratamiento de aguas residuales en biomasa de algas.