La planta solar que purifica las aguas residuales para usarlas en caso de emergencia: reduce hasta un 90% la contaminación

Incidentes como el apagón que dejó a oscuras España en mayo han demostrado la necesidad de tener recursos alternativos, por no hablar de las guerras y la amenaza de ataques informáticos a industrias esenciales. El uso de baterías o energías renovables como soporte ante cortes energéticos se extiende en todo el mundo.

Esto es lo que propone una nueva planta de tratamiento de aguas residuales diseñada en Alemania. Mediante energía solar, su sistema es capaz de reducir la contaminación en un 90% en zonas de desastre.

Dirigido por el Prof. Dr.-Ing. Markus Röhricht en la Universidad Técnica de Hesse Central de Alemania (THM), el proyecto ha pasado de la investigación de laboratorio a ensayos en el mundo real. Denominado EnsAK, consiste en un sistema compuesto por un reactor con cubos de espuma flotantes y microorganismos para limpiar el agua contaminada.

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Esta nueva máquina se pondrá a prueba durante un año para confirmar que puede funcionar de forma eficiente a pesar de los cambios climáticos propios de cada estación. Desde septiembre, está en funcionamiento un modelo piloto en una planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Lollar.

Proceso biológico

Las aguas residuales, es decir, cualquiera que ha sido contaminada de alguna manera por la acción del ser humano, ya sea en usos domésticos, industriales o ganaderos; y necesita ser limpiada para un nuevo consumo. Con esa finalidad, las plantas de tratamientos someten a las aguas residuales a tres tipos diferentes de procesos: físico, químico y biológico. Y se suelen distribuir en hasta cuatro etapas.

La planta solar diseñada por estos investigadores se centraría en la fase de tratamiento secundaria, pero previamente el agua tiene que pasar por otros dos pasos. En lo que se conoce como pretratamiento, se filtran los residuos de mayor tamaño con rejas o tamices, y se retiran las grasas y partículas de arena.

Una planta depuradora de aguas residuales iStock Omicrono

Después, en el tratamiento primario, se eliminan los sólidos suspendidos en el agua. Este proceso es equivalente a la decantación mediante filtración o el uso de membranas, donde se retiene el agua durante 1 o 2 horas, para separar las partículas mediante la acción de la gravedad. El objetivo en este momento es eliminar la mayor cantidad posible de materia orgánica.

El siguiente paso es el tratamiento secundario, cuando se elimina la materia orgánica y nutrientes como el nitrógeno y el fósforo. Este proceso es principalmente biológico. Se utilizan bacterias y microorganismos para degradar y eliminar estos elementos.

"Las aguas residuales pretratadas de la planta de tratamiento fluyen al reactor. Ya se han limpiado de suciedad gruesa en el edificio de cribado y se han pasado por un desarenador y un separador de grasas", explica Louis Müller, estudiante de THM, que supervisa y mantiene la nueva planta durante esta prueba.

Al abrir la tapa del reactor, se pueden encontrar unos cubos de espuma que se arremolinan en las aguas residuales. En estos cubos se han inoculado microorganismos que forman una biopelícula que se regenera continuamente.

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En este paso, además del tratamiento biológico, es habitual realizar una segunda decantación. El lodo producido por el deterioro de la biopelícula se deposita en el clarificador secundario de la planta. Posteriormente, estas aguas ya tratadas podrían verterse de nuevo a un río, aunque en Lollar pasan por la planta de tratamiento una vez más.

"“Con nuestra planta experimental de tratamiento de aguas residuales, ya podemos cumplir con el estricto límite de carga de contaminantes orgánicos que se aplica a las grandes plantas de tratamiento de aguas residuales en Alemania", asegura el Röhricht, director del proyecto. "Esta se mide como oxígeno químico y nuestra planta la reduce en un 90 %”, añade.

El agua tratada en el reactor se analiza periódicamente, cada dos o tres días como mucho. Entre los resultados obtenidos, el nitrógeno presente en las aguas residuales, que perjudica las vías fluviales por la fertilización excesiva, se ha conseguido eliminar entre un 60 % y un 70 %.

Vista aérea de una depuradora.

El objetivo principal es mantener en funcionamiento la planta de tratamiento incluso cuando las ocasiones de emergencia amenacen con bloquearla. Si se culminan las pruebas con éxito, la planta debería poder desplegarse allí donde las crisis o las guerras generen situaciones de emergencia para la población.

Gracias a la energía solar, las aguas se limpiarán de día, pero no de noche. Aún así, hay placas solares y otros sistemas de energías renovables que permiten la generación de energía las 24 horas del día.

Mejoras en desarrollo

El siguiente paso del equipo de investigación, no es solo demostrar la fiabilidad de su tecnología, también buscan mejorar el diseño para aumentar la eficiencia de la máquina. Para ello se están llevando a cabo en paralelo una nueva serie de experimentos en el laboratorio THM.

Jost y Müller investigan materiales para los cubos de la planta THM (Technische Hochschule Mittelhessen) Omicrono

Con ellos se quiere determinar cómo reducir el tiempo que deben pasar las aguas residuales en el reactor. Actualmente se requiere 16 horas , pero se espera bajar a aproximadamente diez horas.

Otro objetivo es utilizar menos cubos, los cuales representan alrededor del 30 % del volumen del reactor en estos momentos, dando más espacio a una cantidad mayor de aguas residuales en tratamiento. Por último, se está investigando nuevos materiales para fabricar los cubos, tanto de poros finos como de poros gruesos.