Todo el mundo ha aprendido alguna vez en el colegio que el agua es un recurso de los considerados renovables. El ciclo de la lluvia garantiza la presencia en la tierra de este líquido fundamental para la supervivencia de la especie humana y, en general, para la existencia de la vida. Gracias a ese ciclo de regeneración, el abastecimiento de agua está garantizado para todas las especies. Al menos eso se pensaba hasta que, desde hace ya más de una década, la ONU ha venido confirmando que la escasez de agua en nuestro planeta se ha convertido en un problema real. A los cambios de frecuencia en los ritmos de lluvia provocados por el cambio climático, se suma el crecimiento desmesurado de la población mundial y el ritmo acelerado de industrialización, cuyo consumo de agua no es en absoluto desdeñable. La consecuencia no es otra que la falta de acceso de más de 2 mil millones de personas en todo el mundo a agua potable y la previsión de que, allá por 2025, la mitad de la sociedad mundial vivirá en zonas con escasez acuática.
La constatación de esta realidad puede hacerse con solo mirar al mapa de España, en el que zonas como Andalucía, Cataluña y otros puntos del Mediterráneo sufren constantemente el azote de las sequías y las restricciones derivadas de esta desalentadora situación. Frente a este innegable problema, no basta únicamente con concienciar a la población de hacer un uso responsable del agua como recurso esencial, sino que ha sido necesario desarrollar un ciclo de depuración de aguas residuales que ayude a las naciones a recuperar un porcentaje alto del agua usada para darle una segunda vida útil.
¿Qué son las aguas residuales?
Actualmente se consideran aguas residuales todas aquellas aguas que han sido utilizadas con algún fin determinado y, como consecuencia de ese uso, portan en su caudal desechos y otras impurezas que la anulan para su consumo. Por tanto, estas pueden provenir de las casas de los ciudadanos, de las industrias, de comercios o, incluso, de la propia lluvia cuando cae a la calle y arrastra hacia los sumideros toda la basura que se acumula en la ciudad. Podríamos afirmar, por tanto, que el 70 % de las situaciones que provocan la generación de aguas residuales están vinculadas a la actividad humana.
Aunque se ha hecho referencia a la invalidez del consumo de aguas residuales, se debe precisar que un agua no apta para ser ingerida por los humanos u otras especies animales no siempre tiene por qué ser considerada residual. Cuando la no potabilidad nace de la presencia de desechos naturales y no tóxicos en el agua, esta puede ser reutilizada para fines como el riego agrícola, una actividad que comporta casi un 30 % del consumo de agua en todo el planeta.
¿Por qué es necesario tratar las aguas residuales?
Se mencionaba en la introducción de este artículo que la escasez de agua es un problema real de nuestro tiempo y que puede poner en riesgo la vida humana, animal y vegetal. Este solo hecho es ya un argumento suficiente para defender la necesidad de dar una segunda vida útil al agua que se usa durante las acciones cotidianas. Pero, incluso si en algún momento la frecuencia natural de las lluvias proporcionase un abastecimiento suficiente de agua al planeta, tratar las aguas residuales seguiría siendo de vital importancia. Y es que, aunque al hablar de residuos se piensa con frecuencia en las heces que se depositan en las aguas a través del inodoro, no se debe pasar por alto el vertido constante de líquidos químicos como los productos de limpieza, los aceites de las industrias, las grasas, la escoria que arroja la actividad minera, etc. No depurar las aguas con todo este contenido comportaría una contaminación inconmensurable que desembocaría en un problema de salud globalizado y la inhabilitación de los grandes acuíferos del mundo.
¿Qué puede hacer la población al respecto?
Aunque es responsabilidad de los organismo y de las grandes empresas el porcentaje más alto de creación de aguas residuales y su posterior tratamiento, también la sociedad puede hacer frente a este problema con gestos sencillos. Un ejemplo de esto es la instalación de sistemas de tratamiento doméstico, como hace la marca Depuradoras MSB que se ocupa de proveer depuradoras de aguas residuales de calidad. Especialmente en las zonas rurales privadas de plantas de tratamiento, estas máquinas suponen una alternativa respetuosa con el planeta. Mediante un proceso de oxidación, todos los restos orgánicos y contaminantes del agua se separan del líquido y se depositan aparte. Después de esto, la depuradora ofrece un agua limpia y con una segunda vida útil. Estos sistemas, además, han sido testados en laboratorios oficiales para comprobar su eficacia y han obtenido la validación y garantía de la Unión Europea, por lo que instalarla es una certeza no solo de respeto hacia el medio ambiente, sino de cumplimiento de la legalidad. Tanto su precio como su mantenimiento sencillo hacen de estas depuradoras un producto accesible para toda la población y, por tanto, un arma eficaz en la lucha contra la escasez de agua.
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Los procesos de refino del crudo de petróleo requieren elevados volúmenes de agua que precisan una gestión adecuada. La clave está en que la calidad de estos recursos hídricos depende del proceso de tratamiento del petróleo y del tipo de crudo utilizado para la obtención de los productos obtenidos como combustibles, productos intermedios o plásticos. Esto requiere de sistemas específicos. Y en esta línea se enmarca una nueva investigación para hacer un mejor tratamiento de este tipo de aguas residuales.
La investigación
Esta investigación se está llevando a cabo por un equipo de científicos de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC), en colaboración con investigadores de la compañía Repsol. El objetivo de este trabajo es así tratar de aumentar de una manera eficaz la biodegradabilidad de las aguas residuales que proceden de las refinerías.
El trabajo del equipo de investigación se basa en incrementar esta biodegradabilidad de corrientes de aguas residuales con elevada toxicidad generadas en operaciones de refino y petroquímica.
En concreto, se ha propuesto un proceso de oxidación avanzada tipo Fenton. Esto ayuda a conseguir una degradación parcial o total de los contaminantes orgánicos persistentes, dando lugar a una disminución de la toxicidad del efluente.
Los resultados, que se han publicado recientemente en la revista Journal of Environmental Chemical Engineering, reflejan que se logra la eliminación casi completa del furfural (es utilizado habitualmente en la extracción de hidrocarburos) para compuestos más biodegradables a una temperatura moderada, así como una concentración de oxidante baja.
La tecnología que se emplea es un proceso de oxidación avanzada con la que la oxidación de contaminantes orgánicos en compuestos más sencillos de degradar y de menor toxicidad. De este modo, pueden ser tratados posteriormente en el tratamiento biológico convencional de las depuradoras de estas aguas residuales.
El equipo
La investigación ha sido desarrollada por el equipo de investigación del Grupo de Ingeniería Química y Ambiental (GIQA) de la URJC, en colaboración con Repsol Technology Lab. La tecnología desarrollada se enmarca en el proyecto de Doctorado Industrial de la Comunidad de Madrid.
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El proyecto Life NEWEST se ha centrado en la eliminación de fósforo en el tratamiento de las aguas residuales. Un proceso que es clave para reducir los procesos de eutrofización de las aguas. De momento, se han conseguido buenos resultados en cuatro depuradoras de la Comunidad Valenciana en las que se ha llevado a cabo la fase de experimentación.
La tecnología
El proyecto comenzó con la experimentación en 2017 con el fin de minimizar el uso de coagulantes naturales para eliminar el fósforo presente en las aguas residuales por las ventajas que poseen los productos utilizados durante el proyecto.
Entre ellas figuran el incremento de la vida media de las instalaciones al no ser productos oxidantes, la manipulación no conlleva afecciones sobre los operarios de la planta o el entorno, son biodegradables y no aumentan los valores de cloruros y sulfatos del medio receptor.
El proyecto, que finaliza el último trimestre del 2021, ha permitido implementar una nueva tecnología, que está relacionada con la dosificación de un polímero natural sintetizado por la empresa Servyeco.
Los productos empleados han sido BEWAT NW3 y BEWAT MA, que se basan en polímeros de origen natural, sobre todo, polisacáridos. Además, tienen la particularidad de ser solubles procedentes de materiales de origen vegetal o animal, que actúan como agentes de coagulación o floculación. Son productos que son respetuosos con el medioambiente en comparación con los agentes orgánicos e inorgánicos por su elevado grado de biodegradabilidad.
El proyecto se encuentra en la recta final, que se centrará en valorar el uso de los productos empleados para comprobar las mejoras agronómicas en los compost producidos a partir de los fangos generados en las estaciones de depuración de aguas residuales.
El proyecto
El proyecto Life NEWEST ha sido financiado por el Programa LIFE de la Unión Europea en el que participan las empresas EGEVASA y Global Omnium. El presupuesto total ha ascendido a 2,2 millones de euros. Esta iniciativa ha contado con cofinanciación de la Unión Europea con 1,3 millones de euros.
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Aprovechar las aguas residuales para reducir o minimizar el impacto en el medioambiente es uno de los principales objetivos de muchas líneas de investigación en las que, además, últimamente se está tratando de ponerlas en valor para obtener beneficios. Son dos ejes de acción que contempla el proyecto Trovant Technology, que tiene por fin convertir las aguas residuales en biometano, dando así pasos más allá para reutilizarlas dentro de la economía circular para obtener este gas.
El proyecto
Esta línea de acción es la que está llevando a cabo la startup Trovant Technolgy, que está desarrollando una nueva tecnología con el fin de mejorar la viabilidad de la producción de biometano a partir de biogás proveniente de aguas residuales o bien de residuos orgánicos.
Para impulsar este desarrollo, la startup acaba de ser objeto de una inversión por parte de Enagás Emprende y Facsa. Este acuerdo permitirá a la empresa continuar durante los próximos meses el desarrollo tecnológico en forma de un nuevo prototipo, que será probado en campo en las instalaciones industriales de Facsa.
La relación entre Trovant Technology y Facsa no es nueva, ya que comenzó en el año 2020 a través de una prueba como parte de la iniciativa Corporate de Lanzadera, que es la aceleradora de empresas que impulsa Juan Roig.
Esta operación supone para Facsa avanzar en su apoyo a los gases renovables como el biometano y el hidrógeno mediante el uso de herramientas de corporate venturing. Además, el acuerdo también tiene ventajas para Enagás Emprende al apoyar la descarbonización a través del emprendimiento. Aparte, se impulsa la economía circular, que es otra de las líneas de acción y apuestas de esta compañía.
Más financiación
Este acuerdo viene a reforzar la actividad de Trovant Technology que, recientemente, había recibido financiación en la última convocatoria NEOTEC del Centro de Desarrollo Tecnológico e Industrial (CDTI).
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Con la necesidad de controlar la expansión de la Covid-19, diversos son los estudios e investigaciones que se están llevando a cabo. Una de las últimas en darse a conocer está centrada en el análisis de las aguas residuales, ya que se ha podido comprobar que se puede detectar la presencia de material genético del SAR-CoV-2. Este avance es de utilidad para un futuro sistema de vigilancia epidemiológica.
El estudio
Un equipo de investigadores formado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València ha logrado desarrollar un sistema de análisis molecular que puede alertar de la circulación del coronavirus en una comunidad.
Esta alerta estaría basada en el estudio y análisis de las aguas residuales de una comunidad concreta, lo que podría ser de gran ayuda como sistema de vigilancia epidemiológica.
Con este tipo de análisis, es posible detectar cambios en la presencia del material genético del virus en las aguas residuales urbanas a lo largo del tiempo y en distintos puntos de la Comunidad Valenciana. Así se podría disponer de información de la prevalencia del virus en la población y su progresión.
De momento, este método se ha probado en seis depuradoras situadas en Murcia, además de haberse también realizado pruebas en tres depuradoras del área metropolitana de Valencia.
En concreto, desde el pasado día 12 de marzo, se han analizado más de 60 muestras en distintos puntos de estas seis estaciones depuradoras en Murcia en las que se ha tenido en cuenta la salida del tratamiento secundario y efluente.
No obstante, los investigadores están haciendo más análisis de las depuradoras de la Comunidad Valenciana y estudiando las muestras que se están recogiendo en diferentes fechas.
Tratamiento efectivo
El estudio realizado no solo ha permitido detectar la presencia del coronavirus, sino que también ha demostrado que los tratamientos de desinfección en las depuradoras son eficaces en la eliminación de la presencia del Covid-19.
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Las toallitas son uno de los principales problemas en las aguas residuales y en los sistemas de depuración, ya que suelen acumularse y estropean los elementos encargados de depurar el agua. Es un problema ambiental y económico –en algunas zonas tiene un coste de 200 millones para empresas y ayuntamientos-, que, ahora, podría tener una más fácil solución, gracias a un sistema que se ha desarrollado y que permite detectar el cúmulo de toallitas en las aguas residuales.
El sistema
La técnica se va a probar en el municipio malagueño de Rincón de la Victoria. Allí se va a aplicar el tratamiento de las toallitas con el primer sistema de vigilancia mediante cámaras inteligentes que serán las que permitirán hacer estos trabajos de detección de la acumulación de los residuos sólidos.
El proyecto, que durará nueve meses, se acometerá en tres fases. La primera de ellas es la centrada en probar diferentes equipos a nivel laboratorio con el fin de comprobar el correcto funcionamiento de las cámaras en entornos de alta humedad.
Por su parte, la segunda fase, consistirá en la instalación de los sistemas de video-vigilancia en dos ubicaciones: bombeo de las aguas residuales principales en Torre de Benagalbón y el bombeo en Cala Flores en La Cala del Moral.
Finalmente, en la tercera fase se hará el análisis de las imágenes captadas por una cámara interior del bombeo para determinar el área ocupada y la composición de los residuos sólidos flotantes.
Resultados
La información que se obtenga será enviada a un servidor en la nube para su almacenamiento y análisis. El desarrollo se enmarca en el proyecto iONWipes, que tiene por finalidad la mejora de los sistemas de drenaje y saneamiento urbano para optimizar el mantenimiento de las estaciones de bombeo de las aguas residuales. Además, permitirá estudiar los posibles efectos de las lluvias o de la estacionalidad en la acumulación de residuos.
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El aprovechamiento de los lodos de aguas residuales en abono no es una línea de investigación nueva. De hecho, varios son los avances que se han producido en este campo, aunque no todos son igualmente escalables ni eficientes, sobre todo, porque la normativa europea que regula estos tratamientos se ha endurecido en los últimos años. Ahora, un equipo de investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Córdoba (UCO) han desarrollado un nuevo sistema con el que se superan esas barreras, se gana en eficiencia y, además, se evitan los malos olores que son habituales en este proceso.
Desarrollo
El sistema que se emplea para aprovechar los lodos de aguas residuales como abono se basa en una tecnología incipiente, que emplea una serie de cubiertas móviles y semipermeables. En su interior, se realiza todo el proceso de compostaje.
Estas cubiertas facilitan el paso de las moléculas como el dióxido de carbono, pero dificultan e impiden que atraviesen otras como el amoniaco que causan el mal olor en el proceso.
A su vez, las cubiertas móviles permiten hacer un seguimiento de la temperatura del proceso, que se eleva durante una primera etapa por encima del punto crítico de los 55 grados. Esta temperatura se requiere para que se higienice la materia orgánica que hay en el lodo.
La tecnología, que ha sido validada a nivel industrial para lo que se ha contado con la empresa Biomasa del Guadalquivir, emplea además un sistema de aireación forzada en el interior de la cubierta.
De esta manera, al insuflar aire, se acelera la actividad de las bacterias aerobias, que son las encargadas de descomponer la materia contaminante en otras moléculas más simples y que son las que las plantas absorben a través de las raíces.
Este sistema tiene la ventaja adicional de que el proceso se agiliza unos dos meses en comparación con otros procedimientos de tratamientos de lodos en pilas al descubierto y de un mes en comparación con otro método clásico que emplea túneles de hormigón.
Resultados
Además de las ventajas del sistema propiamente dicho, la aplicación de esta tecnología también ha permitido conseguir un compost de alta calidad y elaborar una herramienta que es extrapolable a otras plantas de tratamiento.
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Las aguas residuales tienen un impacto importante en el medioambiente, además de ser su gestión todo un reto en pro de una mayor sostenibilidad. Ahora, se ha dado un nuevo paso para solucionar la contaminación en estas aguas, gracias a un nuevo tratamiento que ha sido desarrollado por un equipo de investigadores de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial (ETSIDI) de la Universidad Politécnica de Madrid, que se centra en los contaminantes de preocupación emergente.
El tratamiento
El tratamiento ya se ha ensayado de forma exitosa. En concreto, se trata de trabajar en la degradación de contaminantes de preocupación emergente en las aguas residuales, conocidos como CECS, que tienen un gran impacto ambiental.
Y es que, dentro de ellos, se encuentran algunos productos farmacéuticos, que pueden causar daños en la flora y en la fauna, aunque sea en bajas concentraciones, aparte de haber consecuencias para la salud humana.
El tratamiento permite así avanzar en sistemas que permitan una degradación eficiente de estos contaminantes en las aguas residuales. Para ello, los investigadores han empleado fotocatalizadores flotantes y radiación solar como reactivo.
De esta manera, se ha conseguido un sistema que es muy económico, además de fácil de implantar en cualquier zona de aguas residuales. También es compatible y respetuoso con el medioambiente y es una manera eficiente de acabar con estos contaminantes de preocupación emergente, siendo posible a su vez hacer el tratamiento in situ.
Un desarrollo al que se ha llegado tras los trabajos previos del equipo de investigadores en el tratamiento de aguas residuales con procesos de oxidación avanzada y basados en la generación de radicales hidroxilo como agentes oxidantes de materia orgánica contaminante.
La investigación
El equipo ha trabajado para buscar una mayor superficie activa de catalizador por extrusión y su posterior impresión 3D, contando con una adecuada dispersión de TiO2 en un soporte de menor densidad que el agua. Así se ha logrado el fotocatalizador flotante accesible a la radiación UV y de elevada actividad para tratar estas aguas residuales.
Este sistema, además, tiene la ventaja de que el catalizador tiene una mayor eficiencia cuando el contaminante se encuentra en la superficie del agua.
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En arquitectura y en la edificación de viviendas cada vez son más importantes los criterios de sostenibilidad y de respeto al medio natural. Y esto se está poniendo en marcha en nuevas construcciones para diferentes entornos. Dentro de las últimas novedades que se han presentado, está la casa del desierto de Guadian Glass, que está situada en Gorafe, en la provincia de Granada.
La casa
Esta casa se caracteriza por tener una importante presencia de vidrio en su construcción. De hecho, sus parámetros verticales están totalmente acristalados. Un sistema que va más allá de la pura estética y que ha supuesto todo un reto en cuanto a parámetros de eficiencia y energía. Y se ha conseguido.
Uno de los puntos más llamativos es el empleo del vidrio, que además está mostrando un comportamiento adecuado en estas condiciones climáticas. Además de luz, estos vidrios permiten que en el interior haga siempre una temperatura agradable con independencia del clima exterior en invierno o verano.
Así, siempre en el interior de esta casa hay una temperatura que oscila entre los 22 y 24 grados centígrados de media. Esto es posible gracias a la capa fusionada en el vidrio, que deja pasar la luz, pero bloquea el 75% del calor para evitar que penetre en el interior del hogar.
Este vidrio inteligente tiene sus paredes realizadas de una unidad de triple acristalamiento para que el aislamiento sea óptimo en invierno y en verano. Además, es posible tener protección frente a los rayos UV, así como del ruido.
Otros sistemas
Esta casa, que tiene una superficie de 20 metros cuadrados, se ha diseñado para que la huella ecológica sea la menor posible. De esta manera, se ha optado por incorporar un sistema de paneles solares en el techo –ocupan una superficie de 26 metros cuadrados-, que permite proporcionar energía para su uso en el interior.
La casa tiene una capacidad de almacenamiento de energía de 18,2 kWh y en ella se han introducido otros sistemas como el de filtrado de agua residual, entre otros.
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Realizar una adecuada gestión del agua es uno de los grandes retos porque es un recurso cada vez más escaso y que no siempre se trata o se recicla de forma adecuada. De hecho, las aguas residuales se han convertido en auténtico problema, que redunda a su vez en consecuencias negativas para el medioambiente. Afortunadamente, se va avanzando en diferentes soluciones que permiten tratar este tipo de aguas. Una de las últimas que se ha dado a conocer es a través del papel de oficina.
La investigación
La investigación ha sido desarrollada en el seno del Departamento de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias Químicas (FCQ) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec).
Esta línea concreta se ha centrado en un proyecto de nanocristales de celulosa para el tratamiento de aguas residuales que se producen en sectores de actividad como sucede con la industria textil.
El objetivo de este proyecto es dar una alternativa para tratar las aguas residuales contaminadas con colorantes de las empresas para lo que se están empleando nanocristales de celulosa.
En concreto, el desarrollo se ha centrado en trabajar la celulosa que queda cuando se elimina en la fabricación del papel la lignina y la hemicelulosa a la madera. De esta manera, queda un polímero natural formado por azúcares.
Pero, además, tiene la característica de su estructura, que se define en dos fases, siendo una la cristalina y otra la fase amorfa. Cada una de estas fases, acepta diferentes usos, aunque en el caso del tratamiento de estas aguas residuales, se perfila como mejor solución la parte de los nanocristales de celulosa.
Doble beneficio
Para este proyecto, en concreto, la investigación se ha centrado en el papel de oficina, que es a su vez un residuo del que se pueden obtener esos nanocristales de celulosa y modificarlos para la remoción de un colorante textil. Para remover el colorante de las aguas, además se han desarrollado soluciones sintéticas de azul de metileno y también se han utilizado nanomateriales.
En la práctica, este desarrollo se centra en modificar estos nanocristales y en centrifugarlos en las aguas residuales para crear como una especie de sustancia gelatinosa, que es la que absorbe el colorante que contamina las aguas.
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