La Organización de Naciones Unidas establece que aproximadamente la mitad de la población mundial sufre escasez severa de agua al menos una parte del año. Evidentemente, la situación de estrés hídrico no es uniforme a nivel mundial, puesto que algunas zonas sufren una grave escasez mantenida y otras solo durante unos pocos meses al año.
En este sentido, la depuración y regeneración de aguas residuales es clave para obtener fuentes hídricas no convencionales que pueden ser empleadas, por ejemplo, en agricultura, que es la principal demandante de agua a nivel global.
¿Cómo funcionan los biorreactores de membrana?
La tecnología de biorreactores de membrana ha sido ampliamente utilizada como sistema para obtener aguas regeneradas procedentes de agua residual con una calidad excepcional y que cumple con los requerimientos de calidad exigidos por estándares internacionales y por la normativa española.
Esta tecnología se basa en combinar un biorreactor con una suspensión biológica, encargada de la depuración del agua, y una membrana de ultrafiltración, que, como una especie de “colador”, permite la separación efectiva del agua tratada y los microorganismos.
Pese a los buenos resultados, esta tecnología tiene aparejada una serie de inconvenientes asociados al consumo energético y el coste de las membranas.
El consumo energético de esta tecnología se debe principalmente a la inyección de burbujas de aire en las inmediaciones de la membrana para evitar que se ensucie, ya que reduciría su capacidad de filtración –como un colador saturado que ya no deja pasar el agua–.
Por su parte, el coste de las membranas suele representar unas de las principales partidas económicas de los costes de instalación de esta tecnología.
El nuevo paradigma de las depuradoras
En los últimos 30 años, la Unión Europea ha dedicado grandes esfuerzos a mejorar el tratamiento de las aguas residuales dentro de su territorio y aumentar el porcentaje que es recolectado y tratado satisfactoriamente (actualmente del 92 % según los datos publicados por el Consejo Europeo).
Sin embargo, los esfuerzos actuales se centran en el cambio de concepto de las depuradoras de gestoras de residuos a productoras de recursos, integrando en el proceso de tratamiento los conceptos de economía circular.
La propia Unión Europea promueve buscar nuevas oportunidades donde se mejore la eficiencia del consumo energético del tratamiento del agua.
En definitiva, se trata de buscar nuevos procesos de tratamiento que sean mucho más respetuosos con el medio ambiente pero permitan alcanzar calidades como las reportadas por los sistemas de biorreactores de membrana, generar nuevos recursos como biocombustibles y materiales biocompostables y recuperar nutrientes.
Contaminantes y biomasa para limpiar el agua
En este sentido, la tecnología de biorreactores de membrana dinámica surge como alternativa a los biorreactores de membrana clásicos. Está ampliamente aceptado que el ensuciamiento de las membranas en los sistemas tradicionales actúa como una segunda membrana y posee capacidad de separación.
Los sistemas de biorreactores de membrana dinámica aprovechan esa capacidad para reemplazar la membrana de ultrafiltración por un material soporte de bajo coste, como el nylon, sobre el que se deposita un ensuciamiento que actúa separando el agua tratada y los microorganismos. Por tanto, en este caso el filtro está formado por un material soporte y el ensuciamiento, es decir, la propia biomasa y agentes contaminantes actúan de elemento de separación.
El uso de la membrana dinámica supone utilizar el principal inconveniente de los biorreactores de membrana tradiciones, el ensuciamiento, como elemento que permite reducir notablemente los costes de instalación de nuevas depuradoras. Además, este tipo de “filtro” al presentar tamaños de poro inferiores a los sistemas tradicionales consigue reducir el consumo energético del tratamiento del agua.
Por otra parte, en estos sistemas se busca que el material soporte se ensucie. Esto reduce aún más el consumo energético de esta tecnología frente a los biorreactores de membrana clásicos.
Sin embargo, los sistemas de biorreactores de membrana dinámica se encuentran en estado de desarrollo por parte de la comunidad científica y todavía no se ha logrado solventar algunos de sus principales inconvenientes.
Problemas a resolver
El principal escollo de estos sistemas alternativos es la calidad del agua depurada, puesto que esta depende de la deposición de la capa de ensuciamiento sobre el material soporte. Existe un periodo de tiempo donde el ensuciamiento se está formando y el agua obtenida no tiene suficiente calidad.
En el periodo de construcción, el “filtro” está formado solo por la capa soporte, que no cuenta con capacidad de eliminar los contaminantes. Así, los sistemas dinámicos presentan tiempos con aguas de baja calidad que pueden oscilar entre pocos minutos hasta horas.
Una vez formada la capa de ensuciamiento, la membrana dinámica permite eliminar los contaminantes y alcanzar una elevada calidad de la corriente de salida.
Además, no se ha logrado un consenso sobre el mejor material soporte ni su tamaño de poro o geometría. Por tanto, es necesario investigaciones adicionales para alcanzar una optimización del proceso y lograr un tratamiento que garantice la regeneración de las aguas.
Sin embargo, la comunidad científica cada día está más cerca de lograr un proceso de depuración de aguas que permita alcanzar una calidad excepcional, minimizando el consumo energético y a un coste asumible para todas las regiones del planeta.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.