Extensión de los tratamientos de aguas residuales convencionales

Ángeles Blanco |  Contacto | Departamento: Ingeniería Química y de Materiales | Facultad: Ciencias Químicas

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Breve descripción

A pesar de los grandes esfuerzos realizados en las últimas décadas, el sector industrial sigue siendo un importante consumidor de agua (20% del agua empleada a nivel mundial). Aunque la implementación de las mejores tecnologías disponibles ha disminuido el impacto de los efluentes industriales, el desarrollo de nuevas metodologías para la reutilización y reciclado del agua es todavía una necesidad importante. Las aguas de proceso entran en contacto con una gran variedad de productos químicos, que en algunos casos presentan elevada toxicidad y/o están clasificados como compuestos prioritarios/emergentes. Estos compuestos son recalcitrantes a los tratamientos convencionales, limitan el cierre de los circuitos de agua y pueden ocasionar un elevado impacto medioambiental aún en bajas concentraciones.  

El grupo de investigación de Celulosa, Papel y Tratamientos Avanzados de Aguas de la Universidad Complutense de Madrid desarrolla y aplica nuevos conocimientos para resolver problemas específicos relacionados con el tratamiento de aguas de proceso, concentrados y efluentes y la regeneración de efluentes para su reutilización en distintos usos. Los tratamientos investigados incluyen Procesos de Oxidación Avanzados (POAs) como procesos Fenton, fotocatálisis, electroxidación y ozonización, junto con tecnologías biológicas como biorreactores aeróbicos de membrana. Estas soluciones permiten una mayor eliminación de contaminantes emergentes, microcontaminantes y materia orgánica recalcitrante.

¿Cómo funciona?

La tecnología combina distintos tratamientos, seleccionados según el tipo de agua y los contaminantes presentes:

• Biorreactores de membrana aeróbicos (MBR): Combinan tratamiento biológico con filtración por membranas, logrando una depuración eficiente y un efluente de alta calidad sin sólidos.
• Fotocatálisis: Luz UV y catalizadores como TiO₂, genera radicales que oxidan compuestos orgánicos persistentes.
• Electroxidación: Corriente eléctrica para generar agentes oxidantes in situ, degradan contaminantes complejos.
• Ozonización: Inyecta ozono, oxidante potente, que elimina color, olores, patógenos y contaminantes resistentes.
• Tratamientos biológicos convencionales: Utilizan microorganismos en condiciones aeróbicas o anaeróbicas para eliminar la carga orgánica biodegradable.
• Ensayos de biodegradabilidad: ensayos con Pseudomona Putida, respirometría, DBO, ensayos de Zhan Wellens,…).
• Ensayos de toxicidad: Incluye métodos biológicos con bacterias luminiscente (Vibrio fischeri), medidas basadas en la inhibición de Vibrio fischeri, por reducción de la luminiscencia. Esto es importante para determinar la toxicidad de los efluentes tratados con POAs cuando los contaminantes no se mineralizan totalmente.
• El diseño modular permite aplicar el proceso por separado o en combinación, según las características del efluente.

¿Qué problema resuelve?

Los tratamientos investigados superan las limitaciones de los tratamientos convencionales, eliminando contaminantes recalcitrantes, reduciendo la toxicidad del efluente y mejorando su calidad para su vertido o reutilización. También mejoran la eficiencia operativa y reducen la generación de subproductos.

¿Qué productos futuros resultarán?

Las investigaciónes realizadas en la extensión de los tratamientos de aguas convencionales permiten el desarrollo de diferentes sistemas y/o herramientas:

• Sistemas modulares de tratamiento terciario/cuaternario.
• Reactores avanzados portátiles para uso en hospitales, laboratorios o industrias.
• Sistemas combinados con energías renovables para tratamiento autónomo.
• Monitorización y control en tiempo real de parámetros críticos.
• Reactores compactos y modulares para pequeñas y medianas instalaciones.
• Herramientas digitales de control y optimización en tiempo real.

Los resultados obtenidos permiten su aplicación en diferentes sectores como:

• Estaciones depuradoras urbanas (EDAR) como tratamiento terciario y cuaternario.
• Industria farmacéutica, cosmética, textil, alimentaria.
• Hospitales y laboratorios (tratamiento en origen).
• Regeneración de agua para riego o usos urbanos no potables.
• Situaciones de emergencia o zonas remotas con infraestructura limitada.

Ventajas competitivas frente a otras investigaciones

• Integración de tratamientos para cierre de circuitos y reutilización de efluentes.
• Eficiencia elevada en la eliminación de microcontaminantes.
• Modularidad, escalabilidad y fácil integración con sistemas existentes.
• Reducción del consumo de reactivos y produción de residuos y subproductos.
• Operación automatizada y adaptable a distintas calidades de agua.
• Posibilidad de reutilización del agua tratada conforme a normativa.

¿Dónde se ha desarrollado?

El Grupo de Celulosa, Papel y Tratamientos Avanzados de Aguas UCM tiene capacidad de integrar esta tecnología para facilitar la eliminación integral de contaminantes por diversas vías. Cuenta con los equipos y las instalaciones necesarias para llevar a cabo estudios de laboratorio y pilotos de fotocatálisis (figura 1), electroxidación (figura 2) y ozonización (figura 3), junto con tecnologías biológicas como biorreactores de membrana (figura 4).

Y además...

Las soluciones desarrolladas permiten afrontar los retos de calidad del agua, normativa ambiental y economía circular. Su carácter modular y adaptable permite su implantación tanto en grandes infraestructuras como en contextos descentralizados o de difícil acceso.