Centro Tecnológico de Investigación Multisectorial

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EDARs, de plantas de tratamiento de aguas a plantas de recuperación de recursos

El crecimiento demográfico y social de la humanidad y el desarrollo de infraestructuras de saneamiento y de tratamiento de aguas van estrechamente ligados. Gracias a ellas, vivimos en entornos salubres y minimizamos el impacto al medio que nos rodea y del que nos abastecemos.

 

Si bien ya desde sociedades como la romana construían este tipo de infraestructuras, no fue hasta 1827 cuando James Simpson construye el considerado primer sistema moderno y efectivo utilizado para el tratamiento de aguas: un filtro de arena para la purificación del agua potable.

 

Bioreactores de laboratorio de CETIM para investigaciones en tecnologías de biosorción y biotransformación.

Bioreactores de laboratorio de CETIM para investigaciones en tecnologías de biosorción y biotransformación.

 

Hubo que esperar más de un siglo, hasta 1931, para que se abordara el proyecto para la construcción de la primera estación depuradora de aguas residuales urbanas de España, en Madrid. Tenía como objetivo solucionar el problema de contaminación de los ríos madrileños, que al ser también utilizados para el riego de cultivos causaban la muerte por fiebre tifoidea de muchos habitantes.

 

Hoy en día, y casi otro siglo después, el tratamiento de aguas residuales se encuentra ante un nuevo salto cualitativo, un cambio de paradigma. Muchos de los contaminantes de nuestras aguas –carga orgánica, nitrógeno, metales, celulosa de papeles, grasas y aceites, etc.- no son sino posibles recursos para la obtención de otros productos de alto valor, tales como energía, bioplásticos o fertilizantes. Las plantas de tratamiento de aguas, tanto urbanas como industriales, comienzan así a evolucionar de puntos donde tratar nuestras aguas hacia centros de recuperación y obtención de recursos. La creciente concienciación medioambiental, la escasez de recursos renovables y el desarrollo de novedosas tecnologías empujan a las EDARs hacia este cambio, y en futuro no muy lejano quizá se conviertan en minas urbanas de las que extraer recursos medioambientalmente sostenibles. En una fuente de riqueza económica.

 

Las estaciones depuradoras, una fuente inagotable de recursos
La aplicación de estrategias de economía circular en depuradoras no es nueva. El ejemplo más común son los lodos de depuradoras urbanas, un subproducto con frecuencia revalorizado en agricultura. En la visión de la EDAR como un centro de obtención de recursos se va un paso más allá. No se busca únicamente la revalorización de los residuos generados en una EDAR convencional, sino que los procesos de tratamiento de las aguas residuales son desde un principio diseñados y operados buscando tanto la depuración de las aguas entrantes como la recuperación y obtención de materias primas secundarias.

 

Las materias primas secundarias a obtener varían mucho de la tipología de aguas que trate la EDAR –las aguas de una industria láctea, por ejemplo, serán ricas en grasas, proteínas, o ácidos lácticos, entre otros, mientras que las de un ayuntamiento serán ricas en nitrógeno en forma de amoníaco y amonio, en fósforo, o en materiales como la celulosa del papel higiénico. Sin embargo, sea cual sea su tipología todas las depuradoras cuentan con recursos en gran cantidad y variedad, a la espera de la implementación de las tecnologías y procesos necesarios para su nueva inclusión en cadenas de valor industriales.

 

Planta piloto de adsorción, desarollada durante el proyecto Biocharmb

Planta piloto de adsorción desarrollada en el marco del proyecto Biocharmb.

CETIM, como Centro Tecnológico con amplia experiencia en tecnologías de tratamiento de agua, trabajamos actualmente en varias líneas de investigación para la recuperación y/o obtención de recursos. Estos trabajos, alienados con las tendencias nacionales e internacionales de innovación en el sector del agua, son investigaciones consorciadas donde aunamos esfuerzos y conocimiento con los principales agentes de la cadena de valor del agua. Algunas de las líneas actuales de acción en las que CETIM investiga para el desarrollo de depuradoras como Centros de Tratamiento de Aguas y Recuperación de Recursos son:

 

  • Tecnologías de membranas

Durante el tratamiento secundario, mediante tecnologías de membranas -como ósmosis directa, o contactores de membrana en el proyecto REC4Agua– o mediante tecnologías combinadas -como biorreactores anaerobios de membrana en LIFE GREEN SEWER– investigamos la concentración y extracción de nutrientes del agua residual

-nitrógeno y fósforo, principalmente- al mismo tiempo que generamos agua de calidad para reúso y biogás.

 

  • Tecnologías de biosorción/adsorción

Gracias al uso de este tipo de tecnologías es posible retener los recursos presentes en corrientes acuosas. Actualmente, en CETIM desarrollamos novedosos procesos biotecnológicos, basados en microorganismos, hongos y enzimas, para llevar a cabo en proyectos como H2020 Biorecover la biosorción selectiva de metales con elevado valor económico presentes en dichas corrientes.

Además, de igual modo también aplicamos tecnologías de adsorción basados en materiales novedosos, como el biochar, para la recuperación de otros metales de interés.

 

  • Biotransformación

Todas las aplicaciones anteriores tienen un punto común: la recuperación de recursos ya existentes en las aguas residuales. Pero también es posible la obtención de recursos que, aún sin estar presentes en las aguas, pueden ser generados a partir de ellas. Los lodos de depuradora están constituidos principalmente por biomasa bacteriana, que es rica en biomoléculas orgánicas tales como proteínas, carbohidratos, lípidos, etc. Desde CETIM, a través proyectos como LIFE ULISES, transformamos estas biomoléculas mediante un proceso de hidrólisis enzimática en pépticos y aminoácidos, los cuales son una fuente de nitrógeno orgánico, que puede ser usada en fertilización agronómica.

De igual modo, mediante bacterias específicas que acumulan PHAs como reservas de carbono y energía, podemos transformar corrientes con alto contenido en materia orgánica biodegradable en bioplásticos. Aguas de diferentes –como la láctea, forestal o vitivinícola- son algunos de los ejemplos con los que CETIM investiga, en proyectos como Conecta PEME BIOPOL o H2020 REWAISE mediante la colaboración directa con empresas e implicando toda la cadena de valor para la obtención de productos comerciales basados en estos biopolímeros.

 

  • Tecnologías electroquímicas

Las tecnologías electroquímicas presentan un elevado potencial para la recuperación de iones presentes en diferentes tipos de corrientes acuosas residuales. Así mismo, son respetuosas con el medioambiente ya que se evita la adición de grandes cantidades de reactivos al medio y permiten la recuperación de metales sin una posterior fase de separación, ya que el precipitado del metal de interés se encontrará en la superficie e inmediaciones del electrodo. Desde CETIM investigamos en el desarrollo de procesos de electroprecipitación para la recuperación en forma de hidróxidos de metales de interés económico tales como el Magnesio presente en lixiviados de vertedero. Así mismo, desde 2020 investigaremos en la recuperación electroquímica de litio de salmueras gracias al proyecto H2020 REWAISE.

 

 

Colaboración industrial
En todos los casos, se trata de líneas de investigación aplicada puestas en marcha con entidades tractoras a nivel nacional e internacional, de toda la cadena de valor del agua –desarrolladores de tecnología, Ayuntamientos y otras Administraciones Públicas, industrias, operadores de plantas, plataformas y clústeres, etc. Clientes y colaboradores como Aqualia, Espina y Delfín, COPASA, EMALCSA, Universitat de Barcelona, EnergyLab, Universidad de Almería, INDUTEC Ingenieros, DairyLac, INTACTA Medioambiental, GESTÁN Medioambiental, MAGTEL, SOCAMEX, y un largo etcétera de compañías hacen posibles las investigaciones del Centro y su aplicación en industria.