{"id":132186,"date":"2015-04-22T10:02:14","date_gmt":"2015-04-22T09:02:14","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=132186"},"modified":"2015-04-24T09:17:11","modified_gmt":"2015-04-24T08:17:11","slug":"el-agua-residual-domestica-como-fuente-de-recursos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2015\/04\/22\/132186","title":{"rendered":"El agua residual dom\u00e9stica como fuente de recursos"},"content":{"rendered":"

No es nueva la cuesti\u00f3n de la relaci\u00f3n directa que tiene entre s\u00ed el binomio agua-energ\u00eda. Mucho se ha escrito y hecho en este sentido, pero se podr\u00eda ir incluso un poco m\u00e1s all\u00e1 y plantear que el agua residual puede suponer no solo una fuente neta de energ\u00eda, sino tambi\u00e9n fuente de otros recursos b\u00e1sicos para el ser humano. Estar\u00edamos de lleno en los conceptos de Ecolog\u00eda Industrial, o Econom\u00eda Circular, que supone el destierro del t\u00e9rmino \u201cresiduo\u201d. <\/span><\/p>\n

Pedro Let\u00f3n. Universidad de Alcal\u00e1<\/span><\/em><\/p>\n

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Agua, alimentos y energ\u00eda son los recursos imprescindibles del ser humano desde la antig\u00fcedad. Si nos detenemos a pensar en el agua residual dom\u00e9stica: \u00bfno es un recurso que, de una forma u otra, contiene todas estas necesidades? [1]<\/span><\/p>\n

Obviamente contiene agua, reutilizable y en algunos lugares, incluso, para consumo humano. Contiene adem\u00e1s compuestos con nitr\u00f3geno y f\u00f3sforo, b\u00e1sicos en la fabricaci\u00f3n de fertilizantes para cultivos de alimentos y, por supuesto, contiene energ\u00eda. <\/span><\/p>\n

Obviando que el agua contiene agua como recurso, y que entrar\u00eda de lleno en el campo de la reutilizaci\u00f3n, podemos considerar, por una parte, el contenido energ\u00e9tico y, por otra, el contenido de fertilizantes.<\/span><\/p>\n

En la siguiente tabla podemos cuantificar la energ\u00eda contenida en un agua residual dom\u00e9stica [1]:<\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Por lo que respecta a la energ\u00eda por oxidaci\u00f3n de la materia org\u00e1nica, considerando el dato te\u00f3rico de oxidaci\u00f3n de DQO a CO<\/span>2<\/span><\/sub> y H<\/span>2<\/span><\/sub>O de 3.86 kWh\/kg DQO oxidado, se podr\u00edan obtener casi 2 kWh\/m<\/span>3<\/span><\/sup> para aguas con 500 mgDQO\/L. Algunos autores han medido experimentalmente la energ\u00eda qu\u00edmica interna de un agua residual dom\u00e9stica, por adaptaci\u00f3n de m\u00e9todos convencionales y aplicados generalmente a combustible o residuos, obteniendo valores en torno a 2.1 kWh\/m<\/span>3<\/span><\/sup> para aguas con 576 mgDQO\/L [2].<\/span><\/p>\n

Realmente, en los sistemas de tratamiento convencionales (sistemas aerobios de fangos activados) buena parte de esta energ\u00eda se mantiene en los fangos producidos. \u00bfQu\u00e9 se puede hacer con los fangos en la depuradora? Los tenemos concentrados en un 98% de agua, son dif\u00edciles de gestionar, tratar o secar y darle uso final. Es un campo muy importante, y una posibilidad es tratarlos de forma anaerobia con objetivo energ\u00e9tico (producci\u00f3n de metano), no como hasta ahora que se tratan en digestores anaerobios, pero para reducir su volumen. Son numerosos los trabajos desarrollados en este sentido y con buenos resultados.<\/span><\/p>\n

Por otro lado, en los sistemas anaerobios la mayor parte de la energ\u00eda se obtiene en los productos, es decir, en el metano producido. Es un gas, f\u00e1cil de separar del agua, f\u00e1cil de manipular y transportar y utilizar como combustible. Si consideramos el agua residual dom\u00e9stica como recurso energ\u00e9tico, \u00bfNo ser\u00eda m\u00e1s eficaz un tratamiento anaerobio directo del agua residual? No vamos a responder aqu\u00ed, pero ah\u00ed queda la pregunta.<\/span><\/p>\n

En este sentido, las Tecnolog\u00edas Electroqu\u00edmicas Microbianas podr\u00edan jugar en el futuro un papel importante. La presencia de material conductor de la electricidad (electrodos) en estos dispositivos, actuar\u00edan como aceptor de electrones para captar los electrones generados en la oxidaci\u00f3n microbiana de la materia org\u00e1nica. De esta manera se obtendr\u00eda energ\u00eda el\u00e9ctrica de manera directa. Es un campo lleno de retos, en plena expansi\u00f3n, y sus continuos avances y mejoras en los sistemas le auguran un futuro prometedor. <\/span><\/p>\n

Seg\u00fan la tabla, el mayor potencial energ\u00e9tico del agua residual dom\u00e9stica se corresponde con la energ\u00eda t\u00e9rmica del agua residual. Este calor podr\u00eda obtenerse a partir de bombas de calor, y utilizarse en calefacci\u00f3n de edificios. Tiene una aplicaci\u00f3n limitada, dada la peque\u00f1a diferencia de temperatura de la que se trata (6 \u00b0C para el c\u00e1lculo en la tabla), aunque ya se hace en ciertos lugares en Suecia. <\/span><\/p>\n

Considerando el contenido de compuestos con Nitr\u00f3geno y F\u00f3sforo, si se recuperaran y utilizaran estos componentes, supondr\u00eda un ahorro energ\u00e9tico consecuencia de no ser necesario fabricar fertilizantes por los m\u00e9todos convencionales, tal y como aparece en la tabla. Tenemos, por tanto, que desterrar el cl\u00e1sico \u201celiminaci\u00f3n de nutrientes\u201d por el de \u201crecuperaci\u00f3n de nutrientes\u201d. Para conseguir esta recuperaci\u00f3n, son varias las tecnolog\u00edas posibles. <\/span><\/p>\n

Ya hay experiencias en la que la recuperaci\u00f3n de nutrientes se realiza en las aguas procedentes de la deshidrataci\u00f3n de los fangos biol\u00f3gicos, que se presenta como el agua m\u00e1s adecuada para la cristalizaci\u00f3n, puesto que las concentraciones de f\u00f3sforo oscilan entre 60-100mg\/L, las de amonio entre 300-700 mg\/L y adem\u00e1s hay calcio y magnesio en condiciones alcalinas. A veces, para una mayor eficacia en la cristalizaci\u00f3n, se requiere la adici\u00f3n de magnesio. Los fertilizantes as\u00ed cristalizados podr\u00edan aplicarse directamente sobre los cultivos. En general, los productos de recuperaci\u00f3n de nitr\u00f3geno son sulfato de amonio y amoniaco, mientras que el f\u00f3sforo se recupera en forma de fosfato de calcio. Sin embargo, el producto de recuperaci\u00f3n m\u00e1s destacable es la estruvita, que contiene, de forma conjunta, nitr\u00f3geno y principalmente f\u00f3sforo. Se trata de un fertilizante mineral de liberaci\u00f3n lenta que tambi\u00e9n contiene magnesio. Se ha comprobado que la estruvita mejora el desarrollo de los cultivos y minimiza la contaminaci\u00f3n de los acu\u00edferos por las actividades agr\u00edcolas. <\/span><\/p>\n

Adem\u00e1s, existen sistemas de separaci\u00f3n de efluentes con alto contenido en orina, puesto que este producto de excreci\u00f3n humana contiene la mayor parte de los nutrientes que se pueden encontrar en las aguas residuales dom\u00e9sticas. Se pueden utilizar incluso directamente sobre los cultivos. <\/span><\/p>\n

Por otro lado, aunque a d\u00eda de hoy aplicado a tratamiento de potabilizaci\u00f3n de aguas subterr\u00e1neas con alto contenido en nitratos, se puede utilizar resinas de intercambio i\u00f3nico, siendo necesario un regenerante que permita la posterior utilizaci\u00f3n de los nitratos como fertilizante. Un proceso de estas caracter\u00edsticas ha sido desarrollado por la empresa BIOMA.<\/span><\/p>\n

De la misma forma, la empresa ABM, ha desarrollado materiales absorbentes selectivos de f\u00f3sforo. El f\u00f3sforo retenido se puede recuperar mediante una soluci\u00f3n regenerante. El producto obtenido es una soluci\u00f3n de sosa c\u00e1ustica muy rica en f\u00f3sforo, el cual se puede recuperar con un proceso posterior de separaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

Como conclusi\u00f3n podemos afirmar que, si bien el tratamiento de las aguas residuales dom\u00e9sticas supone una actividad intensiva en consumo de energ\u00eda, tiene un excelente potencial para ser una actividad de producci\u00f3n neta de energ\u00eda y de otros recursos.<\/span>\u00a0 <\/span>Solo hace falta romper la inercia que supone 101 a\u00f1os de uso intensivo del proceso aerobio de fangos activados, del uso del t\u00e9rmino de \u201celiminaci\u00f3n de nutrientes\u201d, donde el esfuerzo en la innovaci\u00f3n jugar\u00e1 un papel fundamental. <\/span><\/p>\n

Referencias:<\/span><\/p>\n

[1] McCarty, P. L., Bae J. & Kim, J. 2011. Domestic wastewater treatment as a net Energy producer: Can this be achieved? <\/span>Environ. Sci. Technol<\/span><\/em>. 45, 7100\u20137106.<\/span><\/p>\n

[2] Heidrich, E.S., Curtis, T.P. & Dolfing, J. 2011. Determination of the internal chemical energy of wastewater. <\/span>Environ. Sci. Technol<\/span><\/em>. 45, 827\u2013832.<\/span><\/p>\n

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