Análisis de fangos de depuración: una revisión sobre el tema

Generalidades sobre fangos de depuración

Cualquier proceso de depuración de aguas urbanas rinde dos productos: agua depurada y fango de depuración. El fango seco engloba prácticamente toda la contaminación aportada por el agua residual de origen y podría ser reutilizado en prácticas agrícolas o en compostaje con otros residuos orgánicos, dado su importante contenido en N, P, y K, siempre que cumpla con dos normativas: el RD 1310/1990 y la Orden AAA 1072/2013. En ellas se fijan las características de un fango para poder ser usado en dos situaciones, suelos ácidos o básicos. Además, el RD 1310/1990  establece valores límite de metales pesados en suelos sometidos a la enmienda con fangos de depuración (Tabla 1). Por último, la Orden AAA 1072/2013 especifica recuentos microbianos en los fangos, pero sin fijar límites paramétricos aplicables.

En este sentido, y en el ámbito de la CA de Andalucía, debe destacarse la reciente Orden de 6 de agosto de 2018 de la Junta de Andalucía regulando la utilización de lodos tratados de depuradora en el sector agrario. La principal novedad de la misma es la obligación del tratamiento de los lodos, bien vía compostaje, bien vía digestión termófila o mesófila, estabilización aeróbica, establización con cal, o vía secado térmico para su empleo en prácticas agrícolas. Tales requerimientos adicionales no está claro que favorezcan la reutilización de un sustrato muy valioso en unos suelos como los andaluces, idóneos en la mayoría de meses del año para potenciar este recurso sólo con los condicionantes aplicados hasta ahora y que han dado satisfactorios resultados.
Como dato de interés, según el XV Estudio Nacional de AEAS sobre Suministro de Agua Potable y Saneamiento en España, durante 2016 se generaron en el país 701.751 T/m.s. de fango, estando el 85% del mismo destinado a aprovechamiento agrícola.

Contenido en materia seca, materias orgánicas, pH y conductividad 

Materia seca

La materia seca de un fango no sometido a digestión oscila entre el 20% y el 30% en la mayoría de los fangos, y mide la proporción de sólido seco frente al contenido de agua de la muestra. Es un parámetro que afecta más al manejo práctico del sustrato que a sus propiedades fertilizantes (Figura 1). Su determinación se basa en una gravimetría tras someter la muestra a evaporación del agua presente a 105ºC-110ºC, en estufa, hasta lograr peso constante. 

Materia orgánica

La “materia orgánica” mide la cantidad global de materiales carbonados del fango. Para su determinación se somete la muestra, tras el inicial secado a 105ºC, a una posterior calcinación a 550ºC durante un período de 30 min a 1 h, con lo cual se volatilizará toda la materia orgánica: la diferencia de pesada entre masa seca a 105ºC y calcinada a 550ºC será el dato buscado. Además, otros autores recomiendan calcinar a 600ºC durante 2 h. Valores usuales del % de materia orgánica en fangos suelen estar entre el 40% y el 75% sobre materia seca.

Con respecto a la “materia orgánica oxidable” se mide por el Método de “Walkey-Black” de principios del siglo pasado, modificado posteriormente por diferentes investigadores. Se trata de someter la muestra a una oxidación con una mezcla de dicromato potásico y ácido sulfúrico (1:2) a 120-140ºC, durante 1-2 h. El C se transforma así en CO2 con una tasa media de recuperación de C del 77%, y un factor de 1,3 para expresión de los resultados obtenidos. 

La valoración del dicromato no reaccionante se realiza con sulfato ferroso-amónico (Sal de Mohr) y orto-fenantrolina como indicador de punto final. Como interferencias químicas importantes, citar cloruros, Fe2+ y nitratos. Los primeros pueden eliminarse vía precipitación previa con AgCl, mientras los nitratos sólo interferirían si se encuentran en más del 5%, y el Fe2+ se eliminaría secando la muestra al aire.

Contenido en nitrógeno y fósforo

En el caso del N solo una pequeña fracción se encuentra en forma asimilable, así los NO3- y el NH4+ intercambiable. Para el análisis del N amoniacal se realiza una extracción de la muestra mediante disolución de KCl 2 M (que también sirve para la extracción de los nitratos). Después la determinación definitiva se haría vía colorimétrica (método de Nessler) o mediante electrodo selectivo. La determinación de nitratos podría emplear cromatografía iónica o aplicar el método colorimétrico de la brucina en medio sulfúrico.

No obstante, la determinación más común del N de un fango corresponde a la del N-Kjeldahl. Para ello se procede a una digestión en medio sulfúrico en presencia de sulfato potásico y con catalizador de sulfato mercúrico. En estas condiciones el N presente genera NH3 que se transforma en sulfato amónico no volátil: esta disolución se alcaliniza con NaOH y tiosulfato sódico, lo que genera nuevamente NH3 el cual se fija sobre una disolución de ácido bórico. La valoración final del ácido bórico no reaccionante emplea una volumetría con ácido sulfúrico diluido y rojo de metilo como indicador de punto final. Alternativamente (si bien no se aconseja) también podría aplicarse la técnica de Nessler sin recoger el amonio en ácido bórico para cuantificar directamente amonio.

Según los últimos datos disponibles, el contenido en % de N-Kjeldahl de fangos de EDAR españolas oscila entre el 3% y el 7% sobre materia seca, con cantidades inferiores en algunos casos (≈1%) y en otros, más altas (≈8-9%) dependiendo del saneamiento concreto.

Con relación al P, el asimilable puede extraerse mediante dos técnicas: 

• Método de Bray-Kurtz: que utiliza una solución mezcla de NH4F y HCl.

• Método de Olsen: que emplea NaHCO3 a pH=8,5. Este método es el utilizado por el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX).

Tras la extracción, el análisis de P puede abordarse mediante ICP (con o sin Espectrometría de Masas) o vía colorimétrica, según el conocido método del molibdato amónico, que rinde ácido fosfomolíbdico; éste después es sometido a reducción con ácido ascórbico para generar un compuesto azul susceptible de medida a 880 nm.

El P total, por su parte, requiere digestión por microondas (Figura 2) o con persulfato amónico en placa calefactora. Con ello se obtiene la gran mayoría de P en compuestos orgánicos, polifosfatos, hexametafosfatos y fosfitos inorgánicos. 

Por último, el contenido habitual de P en fangos de EDAR españolas se sitúa entre el 1% y el 4% (sobre m.s.) expresado como P2O5., mientras los valores de P asimilable varían entre 500 y 3.000 mg/kg de materia seca (aproximadamente, el 20-30% del P total como P2O5).

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