Introducción
Hace ya unos años, fui invitado por iAgua a una mesa redonda sobre “Tecnología y depuración de agua: innovación en estado puro”. En mi intervención defendí con vehemencia que: “Las tecnologías extensivas, también existen (como Teruel) y además innovan”, en mi afán incansable de dar a conocer este tipo de tecnologías, de especial aplicación para el tratamiento de las aguas residuales de las pequeñas aglomeraciones urbanas, y de dejar constancia de las innovaciones que se estaban desarrollando en este campo, y que son poco conocidas.
También defendí, con igual o mayor vehemencia, la necesidad de la hibridación, o mestizaje, de las tecnologías de carácter intensivo con las extensivas, al objeto de obtener sinergias que permitan solventar los principales hándicaps a la hora de la implantación de estas últimas: sus elevados requisitos de superficie y su carencia de elementos de control.
Pasados ocho años de este evento, en esta ocasión quiero presentarles el Proyecto LIFE INTEXT, que considero fruto, al menos en una pequeña parte, de esa vehemencia.
Para ello contamos con el Doctor Zouhayr Arbib, Jefe del Área de Sostenibilidad de la empresa Aqualia, con el que comparto orígenes geográficos, inquietudes hídricas y amistad.
Médico del Agua (MdA).- Arbib, ¿cómo surge este proyecto?
Zouhayr Arbib (ZA).- La idea principal del proyecto LIFE INTEXT se basa en la tesis, ampliamente difundida por el Médico del Agua, de “Intensificar lo extensivo”. Esta tesis se fundamenta en que, mientras las tecnologías intensivas son grandes consumidoras de energía, fundamentalmente para la aireación, lo que nos permite ir más rápido y precisar menos superficie para tratar una carga contaminante dada (<<1 m2/habitante equivalente-h.e.), en las tecnologías extensivas ese consumo de energía es nulo, o muy bajo, pero por contra se incrementan notablemente los requisitos de superficie (>1 m2/h.e.), lo que supone un problema para su implantación, pues no siempre es fácil disponer de esas superficies.
Las tecnologías INTEXT suponen una hibridación de las tecnologías intensivas y extensivas, por lo que el consumo energético y la superficie ocupada presentan valores intermedios, según se puede observar en la figura adjunta.
Mediante la “intensificación de lo extensivo” también se da respuesta al hecho de que las tecnologías extensivas no cuentan con la misma capacidad que las intensivas para hacer frente a alteraciones importantes en las condiciones operativas (variaciones de las condiciones ambientales, incrementos notables de los caudales y cargas a tratar, etc.).
Las tecnologías INTEXT dotan a las tecnologías extensivas de “botones”, o sistemas de control y automatización, que les permiten adaptarse a dichas variaciones.
MdA.- Háblanos un poco del proyecto LIFE INTEXT.
ZA.- Se trata de un proyecto europeo, dentro del programa LIFE, que se articula a través de un Consorcio de 8 socios de 5 países europeos.
El proyecto cuenta con un presupuesto de casi 3 millones de euros, está financiado al 55% por la Unión Europea y se desarrollará durante 4 años (hasta junio de 2023) en Talavera la Reina (Toledo) y en el Centro de I+D+i de Carrión de los Céspedes (Sevilla).
Aqualia, empresa gestora del agua en la ciudad, lidera el proyecto que situará a Talavera a la vanguardia en tecnología y técnicas de depuración sostenible de las aguas residuales, contando como socio prioritario a la Fundación Pública Andaluza CENTA. Por cierto, te consideramos el alma mater del proyecto, junto con el responsable técnico del Departamento de I+D de Aqualia, Enrique Lara.
MdA.- ¿Qué problemática concreta aborda el proyecto LIFE INTEXT?
ZA.- El proyecto aborda directamente la problemática de la depuración en pequeñas poblaciones, y diría que también en las medianas. Supone una apuesta hacia la sostenibilidad del tratamiento de las aguas residuales, especialmente concebido para pequeños núcleos urbanos, en los que este tipo de procesos no existen, o no son lo suficientemente eficientes.
El tratamiento de las aguas residuales generadas en las pequeñas poblaciones continúa siendo una asignatura pendiente. Sólo el 65% de los municipios españoles de entre 2.000 y 10.000 habitantes disponen de tratamiento, y se estima que entre 3 y 4 millones de habitantes, radicados en aglomeraciones urbanas de menos de 2.000 habitantes equivalentes, carecen aún del adecuado tratamiento de las aguas residuales que generan.
MdA.- ¿Que metodología se aplica en el desarrollo del proyecto?
ZA.- El proyecto se articula en tres fases:
- En una primera fase se ha llevado a cabo el diseño y construcción de una plataforma experimental en los terrenos de la Estación Depuradora de Aguas Residuales de Talavera de la Reina (Toledo). En ella se están probando 16 tecnologías híbridas innovadoras de depuración de aguas residuales para pequeñas poblaciones, cada una de ellas dimensionada para tratar 125 habitantes equivalentes.
- En una segunda fase se desarrollará una herramienta de toma de decisiones, para seleccionar la mejor tecnología para cada localización para ofrecer soluciones ad hoc.
- Finalmente, se realizará un diagnóstico de plantas de tratamiento que no estén funcionando de forma correcta y, con la herramienta de toma de decisiones, podremos decidir qué estrategia seleccionar para su upgrading, ya sea la intensificación o la hibridación, para aplicar la tecnología adecuada.
Paralelamente, en el Centro de I+D+i de la Fundación Pública Andaluza CENTA, en Carrión de los Céspedes (Sevilla), se van a reacondicionar dos Humedales de flujo horizontal, para reconvertirlos en procesos híbridos basados en el concepto INTEXT.
Ambas plantas demostrativas (Talavera y Carrión), presentan dos escenarios complementarios, para comparar la eficacia de las tecnologías INTEXT en climas continentales (Toledo) y mediterráneos (Sevilla).
El proyecto INTEXT permitirá abordar el 100% de la problemática de la depuración de aguas residuales para pequeñas y medianas poblaciones mediante: el diseño de plantas nuevas basadas en el concepto INTEXT y la mejora y/o recuperación de instalaciones existentes deficitarias
MdA.- Arbib, ¿nos hablas un poco de la Plataforma Experimental de Talavera de la Reina?
ZA.- La plataforma se ubica aledaña a la EDAR de esta población, ocupa una extensión de 5.800 m2 y, en principio, cuenta con 16 tratamientos diferentes, que se engloban en nueve grandes grupos:
- Tratamientos primarios
- Tratamientos basados en Humedales de flujo vertical y horizontal
- Tratamientos basados en Humedales con plantas en flotación
- Tratamientos basados en procesos de Biopelícula
- Tratamientos basados en el cultivo de Microalgas
- Tecnologías Intensivas avanzadas
- Tratamiento de lodos mediante Humedales
- Recuperación de nutrientes
- Tratamiento de desinfección y riego inteligente
Como te decía, todos estos tratamientos se han diseñado con una capacidad de tratamiento de 125 habitantes equivalentes y, de forma más detallada, consisten en lo siguiente:
Tratamientos primarios
Como tratamiento primario avanzado se ha implantado una modificación de los reactores UASB/RAFA, patentada por Aqualia, y que permite obtener rendimientos superiores a los de los tanques Imhoff o fosas sépticas.
Tratamiento nº 1.- Reactor Anaerobio PUSH
Tratamientos basados en Humedales de flujo vertical y horizontal
Con la colaboración del socio francés Syntea, especialista en este tipo de tecnologías, se va a comparar una tecnología extensiva de referencia, el Humedal sistema francés, con tecnologías INTEXT, que permiten rendimientos superiores de depuración (tanto en materia orgánica como en nutrientes), reducciones de superficie (<1 m2/h.e.) y la adaptación a cambios ambientales y de carga, mediante la implantación de sensores de oxígeno y el control de la aireación.
Tratamientos nº 2-3.- Sistema francés en dos etapas
Tratamiento nº 4.- Humedal de flujo vertical aireado Rhizosph’air® (patentado por la empresa Syntea)
Tratamiento nº 5.- PUSH + Humedal aireado de flujo horizontal
Tratamientos basados en el cultivo de Microalgas
Aqualia ha desarrollado depuradoras, basadas en el cultivo de microalgas, que permiten alcanzar elevados niveles de depuración, con muy bajos consumos energéticos.
En LIFE INTEXT se intensifican los reactores de cultivo mediante la inserción de álabes (desarrollado por la empresa D&B Tech), que permiten aumentar la aireación por la actividad fotosintética de las microalgas, incluso en periodos adversos climatológicamente, aumentando la robustez del sistema y permitiendo la reducción de la superficie ocupada.
También, se simplifica la separación de la biomasa algal mediante Humedales clarificadores, que realizan simultáneamente la gestión de los lodos.
Tratamientos nº 6-7.- Cultivo de microalgas con álabes + Humedal clarificador/lodos
Tratamientos basados en procesos de Biopelícula
Las tecnologías basadas en proceso de Biopelícula (CBR, Filtros Percoladores), se emplean con éxito para el tratamiento de las aguas residuales de las pequeñas poblaciones.
Las tecnologías INTEXT resuelven problemas habituales de estas tecnologías, como son la pérdida de rendimiento por condiciones climatológicas adversas, mediante la aireación forzada del Filtro Percolador, y simplifican la etapa de sedimentación secundaria y la gestión de lodos mediante el empleo de Humedales.
Tratamiento nº 8.- PUSH + Filtro Percolador con aireación forzada + Humedal clarificador/lodos
Tratamientos nº 9-10.- PUSH + Biodiscos (CBR) + Humedal con plantas en flotación
Tratamientos basados en Humedales con plantas en flotación
Se realizará una comparación de Humedales con plantas en flotación convencionales (empresa Projar) con tecnologías INTEXT, que combinan tratamientos previos más completos (PUSH, CBR, Filtro Percolador) y se llevarán a cabo mejoras en los propios Humedales (sistemas de aireación, deflectores, recirculaciones).
Tratamiento nº 11.- PUSH + Humedal con plantas en flotación
Tecnologías Intensivas avanzadas
En aquellas situaciones en las que no se dispone de espacio suficiente para la implantación de una solución INTEXT, se plantea un sistema puramente intensivo, basado en un reactor secuencial (SBR), con lodo aerobio granular.
Este tratamiento innovador presenta una gran flexibilidad, con posibilidad de eliminación de N y P, y una elevada simplicidad, al realizarse todos los procesos en un solo tanque.
Tratamiento nº 12.- SBR aerobio granular
Recuperación de nutrientes
En colaboración con la Universidad de Aarhus (Dinamarca), se ha desarrollado un filtro de adsorción, para la recuperación del fósforo presente en los efluentes tratados y su posterior reutilización como fertilizante agrícola.
Tratamiento nº 13.- Filtro de adsorción de fósforo
Tratamiento de desinfección y riego inteligente
Para posibilitar la reutilización de todos los efluentes tratados, se ha desarrollado un sistema de desinfección mediante generación in situ de cloro con energía solar, en colaboración con la empresa AUTARCON (Alemania).
El concepto INTEXT incluye también un sistema de riego inteligente basado en el concepto denominado "Internet de las cosas" (IoT). Gracias a este sistema se permite controlar la irrigación mediante la comunicación con sensores y actuadores (humedad, lluvia, válvulas), localizados en la propia área de irrigación, que permiten operar en relación a los datos obtenidos. De esta manera, se pueden modificar la duración o la frecuencia de los riegos ajustándolos a las condiciones ambientales, reduciendo así los gastos energéticos e hídricos (alrededor del 30%).
Tratamientos nº 14-15.- Desinfección solar mediante oxidación anódica y riego inteligente
Tratamiento de lodos mediante Humedales
En pequeñas poblaciones la gestión de los lodos producidos es uno de los problemas principales en el tratamiento de sus aguas residuales.
En el LIFE INTEXT hemos desarrollado, junto con el centro tecnológico AIMEN y la empresa francesa Syntea, el tratamiento in situ de los lodos mediante Humedales, con lo que la gestión de estos subproductos se ve reducida a una evacuación del producto final cada 10-15 años.
Esta tecnología cuenta con numerosas instalaciones en Francia, Dinamarca, Alemania o Inglaterra, y permite tratar los lodos sin la de adición de reactivos y sin apenas consumo energético, consiguiendo elevados rendimientos de deshidratación, eliminación de patógenos y de mineralización, con grados de sequedad del 30-40%, incluso con adversas condiciones climáticas (invierno/heladas).
Tratamiento nº16.- Humedales verticales para el tratamiento de lodos
En la Figura 3 puede observarse el diagrama de flujo de la Plataforma Experimental de Talavera de la Reina, y en la 4 la ubicación en planta de los diferentes tratamientos, con su correspondiente numeración.
MdA.- Arbib, a modo de resumen, ¿cuáles serían los principales objetivos del proyecto?
ZA.- Los principales objetivos del proyecto LIFE INTEXT son los siguientes:
- Reducción de los costes de mantenimiento e inversión.
- Reducción del área requerida por habitante equivalente (<1m2/h.e.).
- Cuantificación de la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.
- Evaluación de la eliminación de contaminantes emergentes.
- Desinfección y reúso de agua.
- Sistema de soporte a decisiones (DSS) basados en el análisis de ciclo de vida (ACV).
- Validación de tecnologías usadas en el norte y centro de Europa.
MdA.- Para finalizar, ¿quieres añadir algo más?
ZA.- Sólo mencionar que el proyecto INTEXT es una muestra más del compromiso de Aqualia, no sólo con la innovación, sino también con los municipios en los que presta servicio, y a los que ofrece soluciones adecuadas a sus necesidades, independientemente de su tamaño.
Actualmente, Aqualia mantiene activos 20 programas de investigación. Muchos de ellos están impulsando un cambio radical en los procesos de tratamiento de las aguas, buscando soluciones no sólo innovadoras, sino además sostenibles, que propicien la reducción del consumo energético o permitan producir nuevas fuentes de energía.
Aqualia también colabora de forma permanente con universidades, centros de investigación, organismos nacionales, internacionales y ayuntamientos para alcanzar este objetivo, contribuyendo con ello a la lucha contra el cambio climático y a la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU, dentro de su Agenda 2030.
La Ciencia, la Tecnología y la Innovación constituyen herramientas fundamentales para implementar dicha Agenda, ya que permitirán mejorar la eficiencia, tanto desde el punto de vista económico como medioambiental, desarrollando nuevas y mejores vías sostenibles de satisfacer las necesidades del planeta.
