{"id":132914,"date":"2016-02-19T08:07:40","date_gmt":"2016-02-19T07:07:40","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132914"},"modified":"2016-02-16T12:14:24","modified_gmt":"2016-02-16T11:14:24","slug":"estaciones-depuradoras-de-aguas-residuales-edar-biorrefinerias-del-siglo-xxi","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2016\/02\/19\/132914","title":{"rendered":"Estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR): Biorrefiner\u00edas del siglo XXI"},"content":{"rendered":"

En la actualidad diferentes grupos de investigaci\u00f3n trabajan en proyectos innovadores para la valorizaci\u00f3n integral de los lodos de depuradora basados en el concepto de biorrefiner\u00eda.<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

[Autor: Juan Antonio Melero Hern\u00e1ndez. Grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos]<\/strong><\/p>\n

Avanzando hacia una econom\u00eda circular, nos encontramos con el desarrollo de las EDAR del futuro, concebidas como biorrefiner\u00edas que incorporan, entre otras mejoras, sistemas que ayudan a conseguir el m\u00e1ximo aprovechamiento de los recursos contenidos en los lodos. <\/span>La escasez de los recursos f\u00f3siles y su elevado impacto ambiental como consecuencia de las emisiones de CO2<\/sub> a la atm\u00f3sfera est\u00e1 originando en la actualidad la b\u00fasqueda de alternativas energ\u00e9ticas m\u00e1s sostenibles y renovables. En este sentido la valorizaci\u00f3n energ\u00e9tica de residuos de bajo coste es una alternativa muy interesante. Diferentes grupos de investigaci\u00f3n estud\u00edan la obtenci\u00f3n de bio-energ\u00eda a partir de los lodos de depuradora.<\/p>\n

Pero, \u00bfc\u00f3mo obtenemos energ\u00eda de estos lodos de depuradora?<\/p>\n

Una de las alternativas m\u00e1s convencionales es la digesti\u00f3na anaerobia en el que microorganismos metanog\u00e9nicos convierten la materia org\u00e1nica biodegradable en biog\u00e1s (mezcla de CH4<\/sub> y CO2<\/sub> principalmente). Sin embargo, diferentes grupos de investigaci\u00f3n y empresas\u00a0 est\u00e1n desarrollando tecnolog\u00edas para mejorar el aprovechamiento energ\u00e9tico de estos residuos (en general buscando una mayor producci\u00f3n de CH4<\/sub> y reduciendo la cantidad de digestato). Entre los pre-tratamientos que se est\u00e1n estudiando se incluyen tratamientos t\u00e9rmicos, qu\u00edmicos y mec\u00e1nicos (Jain y col., 2015). Tambi\u00e9n se ha publicado los interesantes resultados obtenidos con la sonicaci\u00f3n de los lodos previa a su digesti\u00f3n anaerobia. La acci\u00f3n de los ultrasonidos rompe los fl\u00f3culos biol\u00f3gicos y digrega las particulas de elevado tama\u00f1o favoreciendo el proceso de metanizacion (Mao y col., 2015). Actualmente, nuestro grupo de investigaci\u00f3n estudia el uso de hierro met\u00e1lico (Fe0<\/sup>) para favorecer la digesti\u00f3n anaerobia de los lodos y en combinaci\u00f3n con oxidantes (H2<\/sub>O2<\/sub>) y\u00a0 ultrasonidos para la generaci\u00f3n de radicales hidroxilo que favorezcan la cin\u00e9tica de digesti\u00f3n del lodo y su metanizaci\u00f3n.<\/p>\n

Empresas, como Veolia, ha desarrollado soluciones tecnol\u00f3gicas para lograr este objetivo, destaca el proceso Exelys\u2122<\/a> de hidr\u00f3lisis t\u00e9rmica en continuo que permite optimizar la digesti\u00f3n anaerobia convencional, maximizando la producci\u00f3n de biog\u00e1s y reduciendo la cantidad de lodos a gestionar. Existen adem\u00e1s numerosas propuestas tecnol\u00f3gicas para optimizar la digesti\u00f3n anaerobia mediante la mejora de la hidr\u00e1ulica del proceso, destacando en este campo la familia de tecnolog\u00edas BIOPAQ\u2122 desarrolladas por Paques. Este desarrollo industrial ha permitido que la digesti\u00f3n anaerobia sea actualmente una tecnolog\u00eda madura, con m\u00e1s de 10.000 grandes plantas instaladas a nivel mundial. La proyecci\u00f3n futura es muy optimista y, seg\u00fan la iniciativa global metano (Global Methane Initiative, GMI), promovida por la Agencia de Protecci\u00f3n del Medioambiente (EPA), el n\u00famero de plantas instaladas s\u00f3lo en Asia y \u00c1frica superar\u00e1 las 500.000 para el a\u00f1o 2050.<\/p>\n

El alcance de la digesti\u00f3n anaerobia se ha expandido gracias a la posibilidad de combinaci\u00f3n de etapas en serie. As\u00ed, una primera etapa trabajando a pH \u00e1cido y temperaturas elevadas (entre 45-65 \u00baC), as\u00ed como a tiempos de residencia relativamente cortos, puede servir como pre-tratamiento de residuos poco biodegradables y, adem\u00e1s, co-generaci\u00f3n de bio-hidr\u00f3geno que puede valorizarse energ\u00e9ticamente (Lv y col., 2010). En una segunda etapa, empleando fotofermentaci\u00f3n, la eficiencia de generaci\u00f3n de hidr\u00f3geno puede multiplicarse por un factor entre 1.4 y 3 lo que, a su vez, permite incrementar la cantidad de materia org\u00e1nica que sirve como sustrato para una posterior digesti\u00f3n anaerobia convencional, incrementando as\u00ed la cantidad de metano generado (Shi y col, 2015).<\/p>\n

Asimismo, en paralelo es importante la recuperaci\u00f3n de nutrientes, una soluci\u00f3n que a\u00fana la eficiencia econ\u00f3mica, t\u00e9cnica y medioambiental gracias a la recuperaci\u00f3n de f\u00f3sforo y nitr\u00f3genos de las aguas residuales. A las tradicionales tecnolog\u00edas de recuperaci\u00f3n de f\u00f3sforo empleadas en la actualidad en plantas de tratamiento de aguas, denominadas plantas de eliminaci\u00f3n biologica avanzada de f\u00f3sforo (EBPR), se han ido adaptando soluciones recientes muy innovadoras que incluyen adem\u00e1s la recuperaci\u00f3n de C, N, P y K promoviendo la asimilaci\u00f3n, en lugar de la oxidaci\u00f3n, de la materia org\u00e1nica y los nutrientes como biomasa. \u00c9stos puden ser recuperados posteriormente mediante digesti\u00f3n anaerobia en la que se liberan los nutrientes como sales inorg\u00e1nicas y el C como metano.<\/p>\n

Por otro lado, otra v\u00eda de aprovechamineto de los lodos de depuradora con fines energ\u00e9ticos ha sido la producci\u00f3n de biodiesel a partir de los l\u00edpidos y \u00e1cidos grados libres extraidos de esta materia prima residual. Incluso, para mejorar la eficacia del proceso, se han desarrollado trabajos que describen el procesado in-situ de los l\u00edpidos y \u00e1cidos grasos libres para la producci\u00f3n de biodiesel sin la necesidad de una etapa previa de extracci\u00f3n. El grupo de investigaci\u00f3n de la URJC ha desarrollado tecnolog\u00edas catal\u00edticas basadas en catalizadores heter\u00f3genos \u00e1cidos que han permitido obtener un rendimiento global a esteres met\u00edlicos del 15 % en peso referido a lodo seco cuando se parte de lodo primario y de un 10 % a partir de lodo secundario (Melero y col., 2015): Adem\u00e1s, en la actualidad se estudia el aprovechamiento de la digesti\u00f3n del s\u00f3lido resultante del que se espera una mejora en su digestabilidad como consecuencia del pre-tratamiento t\u00e9rmico y catal\u00edtico llevado a cabo en el lodo para la producci\u00f3n de biodiesel.<\/p>\n

Y adem\u00e1s la historia no acaba aqu\u00ed, pues en la actualidad se est\u00e1n explorando la producci\u00f3n de materiales de inter\u00e9s a partir de los lodos de depuradora: la recuperaci\u00f3n de fibras de celulosa as\u00ed como la producci\u00f3n de biopl\u00e1ticos y biopolimeros (Van Loodsdrecht, 2014). \u00c9stos procesos permiten, gracias a los conocimientos adquiridos en sistemas biotecnol\u00f3gicos avanzados, la generaci\u00f3n de compuestos de alto valor a\u00f1adido que permiten no s\u00f3lo economizar el tratamiento de res\u00edduos y aguas residuales, sino te\u00f3ricamente convertirlo en un proceso de biomanufactura industrial (Mo y col., 2013).<\/p>\n

La integraci\u00f3n de estos procesos (biorrefiner\u00eda) permitir\u00e1 una valorizaci\u00f3n viable de los lodos de depuradora y con un m\u00e1ximo aprovechamiento no s\u00f3lo energ\u00e9tico sino para la recuperaci\u00f3n de nutrientes y otros compuestos de inter\u00e9s. Adem\u00e1s esta propuesta puede favorecer la construcci\u00f3n de EDAR de menor tama\u00f1o y que puedan ser viables econ\u00f3micamente y dando servicio a peque\u00f1as areas urbanas, todo ello dentro del marco global de la bioeconom\u00eda descentralizada, la cual ha tenido un impacto muy positivo en la \u00faltima reuni\u00f3n del Convenio Marco de las Naciones Unidas relativo al Cambio Clim\u00e1tico, celebrada hace unos meses en Par\u00eds.<\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

Jain S., Jain S., Wolf, I., Lee J., Tong Y. (2015). A comprehensive review on operating parameters and different pretreatment methodologies for anaerobic digestion of municipal solid waste. Renewable Sustainable Energy Review,<\/em> 52<\/strong>, 142-154. <\/span><\/p>\n

Lv, W., Schanbacher, F. L., Yu, Z. (2010). Putting microbes to work in sequence: recent advances in temperature-phased anaerobic digestion processes.\u00a0Bioresource Technology<\/em>, 101(24)<\/strong>, 9409-9414.<\/span><\/p>\n

Mao C., Feng Y., Wang X., Ren G. (2015) Review on research achievements of biogas from anaerobic digestion. Renewable Sustainable Energy Review,<\/em> 45<\/strong>, 540-555.<\/span><\/p>\n

Melero, J.A., S\u00e1nchez-V\u00e1zquez, R., Vasiliadou, I. A., Mart\u00ednez, F., Bautista, L.F., Iglesias, J. (2015) Municipal sewage sludge to biodiesel by simulatenous extraction and conversion of lipids. <\/span>Energy Conversion Management<\/em> 103<\/strong>, 111-118<\/span><\/span><\/p>\n

Mo, W., & Zhang, Q. (2013). Energy\u2013nutrients\u2013water nexus: integrated resource recovery in municipal wastewater treatment plants.\u00a0Journal of Environmental Management<\/em>,\u00a0127<\/strong>, 255-267.<\/span><\/p>\n

Shi, X. Y., Li, W. W., & Yu, H. Q. (2015). Microbial hydrogen production from phenol in a two-step biological process.\u00a0International Journal of Hydrogen Energy<\/em>,\u00a040(37)<\/strong>, 12627-12633.<\/span><\/p>\n

Van Loosdrecht, M., Brdjanovic, D. (2014). Anticipating the next century of wastewater treatment. Science, ,344<\/strong> 1452-1453.<\/span><\/p>\n

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En la actualidad diferentes grupos de investigaci\u00f3n trabajan en proyectos innovadores para la valorizaci\u00f3n integral de los lodos de depuradora basados en el concepto de biorrefiner\u00eda. [Autor: Juan Antonio Melero Hern\u00e1ndez. Grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos] Avanzando hacia una econom\u00eda circular, nos encontramos con el desarrollo de las EDAR del futuro, concebidas como biorrefiner\u00edas que incorporan, entre otras mejoras, sistemas que ayudan a conseguir el m\u00e1ximo aprovechamiento de los recursos contenidos en los lodos. La escasez de los recursos f\u00f3siles y su elevado impacto ambiental como consecuencia de las emisiones de CO2 a\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[543,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132914"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132914"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132914\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132923,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132914\/revisions\/132923"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132914"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132914"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132914"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}