Hacia un tratamiento de las aguas residuales con un consumo de energía neutro gracias a la tecnología actual
Mientras que gran parte del sector de tratamiento de aguas residuales en Europa, con una eficacia energética cada vez mayor, intenta alcanzar la neutralidad energética (en la que el tratamiento genera la misma cantidad de energía que consume), las investigaciones indican que se podría llegar mucho más allá. Los estudios muestran que procesar los lodos residuales en las plantas de tratamiento ya podría constituir una nueva fuente de energías renovables, sin que ello afecte al rendimiento. De hecho, se ha calculado que la energía química potencial que contienen las aguas residuales municipales europeas asciende a alrededor de 87 500 GWh al año. El proyecto financiado con fondos europeos POWERSTEP (Full scale demonstration of energy positive sewage treatment plant concepts towards market penetration) se propuso demostrar cómo se pueden conseguir unas plantas de tratamiento de aguas residuales que generen energía sin emplear otras fuentes externas de energías renovables, simplemente utilizando las propiedades de los lodos. El concepto general de POWERSTEP podría hacerse realidad empleando lo aprendido en seis estudios de caso a escala total, repartidos entre cuatro países y centrados en cada paso esencial del proceso. Aprovechando la participación de socios del sector, el proyecto fue capaz de avanzar a demostraciones de gran escala, abriendo el camino hacia una rápida introducción en el mercado y respaldando los planes de negocio de los proveedores de tecnologías participantes. Integración de tecnologías POWERSTEP se creó con el fin de integrar las diversas valoraciones tecnológicas individuales desarrolladas en los estudios de caso previos al proyecto. Esto permitió a los investigadores racionalizar procesos completos, tales como el diseño y modelización de los sistemas de tratamiento, la gestión global de la energía y el calor, la determinación de la huella de carbono y opciones de diseño integradas. La primera fase clave del concepto de tratamiento de aguas residuales POWERSTEP para alcanzar la neutralidad energética, o incluso un excedente de energía, es la extracción de carbono. La extracción de lodos ricos en carbono (siendo posible una tasa de extracción del 80 % gracias a la tecnología de POWERSTEP) permite un incremento marcado de la producción de biogás. En lo relativo a los métodos de tratamiento mejorados para alcanzar tal objetivo, el equipo investigó una extracción de carbono mejorada (filtrado previo), procesos de eliminación de nitrógeno innovadores (como un control avanzado, la eliminación generalizada de amoniaco o un reactor de lemna), la conversión de electricidad en gas (mejoras de biogás) con un enfoque de red de suministro inteligente, conceptos de calor a electricidad (recuperación termoeléctrica en unidades de producción combinada de calor y electricidad, un ciclo Rankine de vapor y conceptos de almacenamiento de calor) y el tratamiento de aguas con procesos innovadores (nitritación o despojamiento de amoniaco de membranas). Tal como explica el doctor Christian Loderer, «en toda la Unión Europea, el avance hacia el autosuministro de energía mediante aguas residuales, es decir, la producción de biogás para la producción de electricidad, se encuentra en niveles muy diversos. En algunos países, como los Países Bajos o Alemania, el autosuministro es elevado, pero no alcanza al 100 % la neutralidad energética (excepto en casos muy contados). Otros países, especialmente de Europa oriental, presentan unos niveles de autosuministro muy bajos, desaprovechando entre el 50 y el 80 % del potencial energético de las aguas residuales». Esto destaca el hecho de que quedan diversos obstáculos que superar. Uno es que el biogás del tratamiento de aguas todavía no se acepta como una energía renovable de calidad, en comparación con el biogás obtenido a partir de cultivos energéticos. Y eso a pesar de los efectos secundarios negativos de este último, como la generación de monocultivos de maíz, una aplicación excesiva de fertilizantes y la liberación de nutrientes al medio ambiente acuático. Sin embargo, el biogás procedente de lodos residuales no presenta estas desventajas. Aportación a la economía circular POWERSTEP, con sus ejemplos prácticos para producir mejor energías renovables a partir de aguas residuales, contribuye significativamente a los esfuerzos de la UE por avanzar hacia la economía circular, orientados por la ambición de alcanzar la sostenibilidad en la sociedad, la economía y el medio ambiente. Esto ha sido destacado recientemente por Dominique Ristori, Director General de la DG Energía de la Comisión Europea, que describió a POWERSTEP como un proyecto «extremadamente bien posicionado, teniendo en cuenta las prioridades de la Unión de la Energía». Además, si pensamos que la electricidad necesaria para el funcionamiento de las plantas de tratamiento cuesta alrededor de 2 000 millones de euros al año, el ahorro podría ser muy considerable. El doctor Loderer defiende que si los municipios aplican el enfoque de POWERSTEP, los ciudadanos de la UE también se beneficiarán directamente gracias a una bajada del coste de la energía. «Un tratamiento de aguas residuales neutro desde el punto de vista energético ya no es una mera ilusión; hemos demostrado que en la actualidad es perfectamente posible con las tecnologías punta disponibles comercialmente», añade el doctor Loderer. Y, con la planta de tratamiento de aguas residuales de Altenrhein, en Suiza, que ahora dispone de una unidad de recuperación de nitrógeno a plena escala que había sido estudiada en profundidad por EAWAG, socio de POWERSTEP, literalmente el impulso va en aumento. De cara al futuro, el doctor Loderer añade que «también se puede alcanzar un tratamiento con generación de energía, de hasta entre un 140 y 170 %, pero todavía requiere mucho trabajo en materia de fiabilidad de la tecnología y viabilidad económica para que se puedan desplegar sistemas a escala completa». De forma más inmediata, como una prueba de concepto que demuestra que la tecnología funciona tanto a pequeña como a gran escala, el equipo está debatiendo con socios industriales clave del proyecto cómo establecer una red de pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales que aplicarán parcialmente los enfoques de POWERSTEP.
Palabras clave
POWERSTEP, aguas residuales, planta de tratamiento, economía circular, energía renovable, producción de electricidad, biogás, sostenibilidad
