Usos de las depuradoras para la generación de energías limpias

La depuración del agua ha evolucionado desde los simples métodos utilizados en las civilizaciones antiguas, hasta las complejas tecnologías usadas en la actualidad. Su futuro apunta hacia la evolución de las depuradoras, no solo al tratamiento de agua, sino también a la generación de energía limpia. Es interesante explorar la evolución histórica moderna, los avances tecnológicos actuales y las perspectivas futuras de la depuración y los procesos de generación de energía.

Los inicios de las plantas de tratamiento modernas

Podemos considerar que las primeras plantas de tratamiento modernas surgieron en el siglo XIX, en respuesta al rápido crecimiento de las ciudades que trajo la Revolución Industrial y al aumento de las enfermedades causadas por el agua contaminada. A finales de este siglo se introdujeron los procesos biológicos empleando filtros de arena y procesos de sedimentación para eliminar sólidos y contaminantes del agua.

Los métodos iniciales de depuración incluían filtración a través de lechos de arena y sedimentación que permitían la eliminación de partículas suspendidas e, incluso, algunos contaminantes disueltos, así como bacterias y microorganismos, lo que mejoraba significativamente la calidad del agua tratada. 

A finales del siglo XX, las técnicas de depuración evolucionaron y se introdujeron los procesos biológicos, como pueden ser los tratamientos de fangos activos y los filtros percoladores.

Al tiempo que surgían avances en los campos de la química y de la ingeniería, se fueron introduciendo nuevos métodos para tratar contaminantes específicos, como pueden ser los procesos de coagulación y floculación, que utilizan productos químicos para mejorar la eficiencia de la eliminación de sólidos, el uso de desinfectantes como son el cloro y el ozono, que permite la eliminación de patógenos haciendo que el agua tratada fuera segura para el consumo y el uso industrial.

Gracias al aumento de la preocupación global por la protección del medio ambiente, poco a poco, se fueron estableciendo regulaciones, cada vez más estrictas, para la descarga del agua tratada, lo que impulsó la inversión en infraestructuras y los estudios de nuevos métodos de depuración y de utilización de los residuos generados.

A lo largo del siglo XXI, esta evolución ha continuado, incluyendo tecnologías más sostenibles en cuanto a la depuración, y generando nuevos métodos para extraer energías limpias de dichos procesos, haciendo de la depuración del agua un proceso más sostenible y respetuoso con el medio ambiente.

Hoy en día, las depuradoras no solo llevan a cabo su función principal en el tratamiento de aguas residuales, sino que están jugando un papel importante en la producción de energías limpias.

Generación de energías limpias

Hoy en día, las depuradoras no solo llevan a cabo su función principal en el tratamiento de aguas residuales, sino que están jugando un papel importante en la producción de energías limpias, que, gracias al uso de nuevas tecnologías y nuevos procesos, permiten la generación de energía renovable a partir de los subproductos del tratamiento de depuración, siendo, los siguientes, algunos de los métodos más utilizados para la generación de energía. 

Producción de biogás

Una de las formas más asentadas de generar energía en las depuradoras es a través de la digestión anaeróbica de los lodos resultantes del tratamiento de aguas. Este proceso produce biogás, una mezcla de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y otros componentes, que puede ser utilizado para alimentar microturbinas que convierten el gas en electricidad, que se puede utilizar en la misma planta o introducirla en la red general, u obtener energía térmica, que se puede utilizar para la calefacción del propio digestor. 

La utilización más novedosa del biogás, que está tomando mucho impulso, es su aplicación en la producción de biometano, gas con características similares al gas natural. Para obtener el biometano, el biogás se limpia a través de un proceso denominado ‘upgrading’ para eliminar el CO2, el agua, el sulfuro de hidrógeno y los siloxanos, para multiplicar su potencia energética. Una vez obtenido este compuesto, se puede utilizar para propulsar vehículos o ser inyectado a la red para abastecer de gas a las viviendas.

Con esta operación, además de producir energía, se reducen de manera considerable las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera.

El desarrollo de tecnologías avanzadas y la integración de sistemas de producción de energía en las plantas de tratamiento no solo mejoran la eficiencia de la depuración, sino que también contribuyen a la lucha contra el cambio climático y a la preservación de los recursos naturales.

Uso de microalgas

Las microalgas pueden ser cultivadas en las aguas residuales tratadas para producir biomasa rica en lípidos, que puede ser convertida en biodiésel, biofertilizantes o como ingrediente para piensos animales. Este proceso no solo ayuda en la depuración del agua, sino que también se traduce en la producción de biocombustibles.

Las algas también capturan dióxido de carbono, contribuyendo a la reducción de gases de efecto invernadero.

Generación de energía hidráulica

El flujo de agua en las instalaciones de tratamiento puede ser aprovechado para generar energía hidráulica. Se pueden instalar pequeñas turbinas en las tuberías de descarga para producir electricidad.

Utilización de energía solar y energía eólica

Si bien, no son unas energías producidas en el proceso de depuración, vienen a colación ya que disminuyen o eliminan la dependencia de la electricidad externa. Las instalaciones de tratamiento pueden integrar paneles solares o aerogeneradores para generar electricidad que puede ser utilizada directamente en los procesos de tratamiento del agua o ser inyectada en la red eléctrica. Además, la energía solar térmica puede utilizarse para calentar agua en procesos de tratamiento que requieren temperaturas elevadas.

Las turbinas eólicas se instalan, generalmente, en terrenos adyacentes a las instalaciones de tratamiento, aprovechando la disponibilidad de espacio y la necesidad constante de energía en estas plantas.

Tratamiento avanzado y reutilización de aguas

El agua tratada puede ser reutilizada en diversos procesos industriales, agrícolas e incluso para el consumo humano después de un tratamiento avanzado. Esto reduce la demanda de agua dulce y los costos asociados a la obtención de agua potable.

La integración de tecnologías podrá transformar las plantas de tratamiento de aguas residuales en biofactorías energéticas, avanzando hacia un modelo de economía circular y sostenible.

Bioelectrogénesis 

Actualmente, se están explorando tecnologías avanzadas, como la bioelectrogénesis, donde las bacterias utilizadas en la depuración pueden oxidar microrganismos y transferir los electrones generados a una superficie conductora, obteniendo electricidad directamente de la descomposición de esos microrganismos en las aguas residuales. Esta tecnología podría revolucionar la generación de energía al permitir que las plantas de tratamiento no solo sean autosuficientes, sino que también contribuyan a la recarga de la red energética.

En resumen, la depuración de agua es una actividad fundamental que, más allá de la función de tratamiento de aguas residuales, ofrece oportunidades significativas para la generación de energías limpias, la sostenibilidad ambiental y la reducción de la huella de carbono. El desarrollo de tecnologías avanzadas y la integración de sistemas de producción de energía en las plantas de tratamiento no solo mejoran la eficiencia de la depuración, sino que también contribuyen a la lucha contra el cambio climático y a la preservación de los recursos naturales. La convergencia de la depuración de agua y las energías renovables representa un paso importante hacia un futuro más limpio y sostenible, garantizando la disponibilidad de agua de alta calidad y la sostenibilidad a largo plazo de los recursos hídricos.

De cara al futuro, la integración de estas tecnologías podrá transformar las plantas de tratamiento de aguas residuales en biofactorías energéticas, avanzando hacia un modelo de economía circular y sostenible.