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Reduced GREENhouse gas emissions and sustainable wastewater treatment by integrated Control and Operational STrategies

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Estrategias de tratamiento de aguas residuales para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero

A medida que el número de plantas de tratamiento de aguas residuales (WWTP, wastewater treatment plants) se incrementa, también lo hace su repercusión ambiental, lo que incluye emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) responsables del calentamiento global. Es por esto que un equipo de científicos europeos ha desarrollado estrategias operativas destinadas a reducir las emisiones de GEI y a garantizar un tratamiento de aguas residuales sostenible.

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El proyecto financiado con fondos europeos GREENCOST se sirvió de modelos matemáticos con el fin de crear una guía para la gestión de WWTP. Esta labor se basó en un estudio de caso centrado en un proceso innovador denominado «sistema integrado de reactor anaerobio metanogénico y biorreactor de membranas para la eliminación de la demanda química de oxígeno y nitrógeno en aguas residuales». El equipo llevó a cabo una evaluación del ciclo de vida del prototipo del sistema. También se determinaron los posibles impactos ambientales de mayor consideración de las WWTP: el calentamiento global y la eutrofización. Posteriormente, se desarrollaron estrategias para el funcionamiento de las WWTP dependiendo de los objetivos de los operadores, como pueda ser maximizar la eliminación de nutrientes, minimizar la huella de carbono o bien reducir la huella del carbono utilizado para dicha eliminación. Además, se emplearon simulaciones informáticas para determinar qué estrategias operativas ofrecen un rendimiento óptimo para cada objetivo. Estos cambios operativos implicaban variables de funcionamiento tales como el tiempo de residencia hidráulica, el volumen anóxico de la planta, el tiempo de retención de sólidos, el nivel de oxígeno disuelto y la velocidad de recirculación. El modelo también permitió a los investigadores identificar grupos microbianos beneficiados por cada una de las estrategias operativas, ofreciendo así a los responsables de llevar a cabo las labores de gestión un mayor conocimiento sobre el proceso. Los resultados demostraron que los modelos matemáticos representan una herramienta valiosa para reducir el impacto ambiental de las WWTP. Esto resulta de especial utilidad para disminuir la posible contribución al cambio climático de WWTP complejas y novedosas, permitiendo a su vez que las plantas sigan desarrollando su función principal de generar agua sin contaminantes a partir de aguas residuales. Los datos obtenidos mediante el análisis matemático también se utilizaron para diseñar un sistema de control totalmente operativo que, en última instancia, se instalará en los prototipos de WWTP. Uno de los principales beneficios de este controlador es su capacidad para regular la huella de carbono de la planta y la calidad de los efluentes. Asimismo, GREENCOST desarrolló instrumentos de análisis de datos con los que evaluar y comparar el consumo de energía en WWTP reales. Los métodos principales de comparación se dividieron en tres clases —indicadores de proporción, técnicas estadísticas y técnicas de programación— y se identificaron las ventajas y los inconvenientes de cada una. Los hallazgos realizados por el proyecto resultaron fundamentales para elaborar metodologías con las que medir y reducir el consumo energético en WWTP reales.

Palabras clave

Tratamiento de aguas residuales, gas de efecto invernadero, calentamiento global, GREENCOST, eutrofización

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