Soluciones tecnológicas para el tratamiento del agua

Posted by aclimaadmin | octubre 29, 2021 | Blog Aclima

Como bien sabemos, el agua es un recurso indispensable para la vida. Pero, aunque cubre el 70% del planeta el agua dulce solo constituye el 6% del agua total, y dos tercios de ella se encuentran en glaciares congelados. Esto provoca que, en la práctica, se trate deun bien escaso, por lo que su protección y cuidado es un problema global. Según datos de la ONU, en 2040 la demanda de agua será un 40% mayor que la oferta, y la agricultura absorberá casi el 85% del agua dulce en 2030. Además, en Europa existen factores que añaden presión a su conservación: la actividad económica, la urbanización del suelo y el aumento poblacional provocan que las aguas residuales presenten cada vez porcentajes más elevados de contaminación y sean más difíciles de procesar. Uno de los problemas más acuciantes es el de los contaminantes emergentes, que empezaron a detectarse hace unos 25 años. Estas sustancias provocan riesgos en la salud humana y en el medio ambiente y está presentes tanto en aguas naturales comoresiduales, de origen industrial o urbano. Para tratarlos correctamente es indispensable la aplicación de soluciones tecnológicas como complemento a las tradicionales, que posibilitan una gestión adecuada del agua para garantizar su seguridad.

 

Aclima ha celebrado una jornada sobre este tema dentro de un ciclo de píldoras tecnológicas orientado a impulsar la transferencia tecnológica en el sector medioambiental. Mikel Ibarra, Director de Proyectos de Aclima y Responsable del Área de Innovación, ha sido el moderador delwebinar“Nuevos Materiales para Procesos de Tratamiento de Aguas”, en la que han participado también Garbiñe Manterola, Responsable de transferencia del conocimiento en BRTA-BasqueResearch&Technology Alliance;Estibaliz Aranzabe, Directora de la Unidad de Química de superficies y Nanotecnología; Miren Blanco, Investigador en Unidad de Química de superficies y Nanotecnología; y José Rodríguez, Responsable de Transferencia tecnológica en el área de Ingeniería de superficies y materiales, todos ellos de Tekniker. En Tekniker cuentan con cuatro áreas de investigación, y concretamente la referida a la Ingeniería de Superficies es en la que se engloban los proyectos de investigación sobre tecnologías para el tratamiento del agua. Su objetivo es buscar tecnologías de impacto para su implantación en el tejido industrial de Euskadi.

Situación y tratamientos del agua

En la Unión Europea la legislación sobre la calidad y el tratamiento del agua deriva de la Directiva 2000/60/CE Directiva Marco del Agua, que se complementa con otras normativas más específicas, como la Directiva 2008/105/CE, que establece las normas de calidad ambiental para las 33 sustancias prioritarias y crea una lista de contaminantes emergentes, la Directiva 2013/39/CE, donde se amplia a 45 sustancias prioritarias y restringe los valores de normas de calidad ambiental, o la Directiva 2020/2184/UE, sobre la calidad de las aguas destinadas a consumo humano. Posteriormente, ha habido modificaciones en las listas de sustancias prioritarias y contaminantes emergentes. Estas directivas se trasponen a la legislación de los países miembros.

En la actualidad, los tratamientos de las aguas residuales son:

-Pretratamiento. Busca acondicionar el agua residual para facilitar los tratamientos propiamente dichos y preservar la instalación de erosiones y taponamientos. Incluye labores de desbaste, desarenado y desgrasado, para eliminar sustancias y sedimentos.

-Tratamiento primario o físico-químico.Reduce la materia suspendida mediante la precipitación o sedimentación, con o sin reactivos por medio de diversos tipos de oxidación química.

-Tratamiento secundario o tratamiento biológico. Para eliminar la contaminación orgánica disuelta, difícil de abordar por tratamiento físico-químicos. Consiste en la oxidación aerobia de la materia orgánica o su eliminación anaerobia en digestores cerrados. Ambos sistemas producen fangos que deben tratarse para su reducción, acondicionamiento y destino final.

-Tratamiento terciario.De carácter físico-químico o biológico. Usa técnicas similares a los tratamientos primarios o secundarios, pero con el objetivo de pulir o afinar el vertido final, mejorando sus características. Si se aplica intensivamente se puede conseguir agua apta para abastecimiento agrícola, industrial e incluso agua potable.

Los principales retos que presenta el tratamiento del agua son los nuevos contaminantes que llegan al agua potable, y que fundamentalmente son de dos tipos:

Contaminantes emergentes:sustancias previamente desconocidas o no reconocidas como tal, cuya presencia en el medio ambiente no es necesariamente nueva, pero sí la preocupación por sus posibles consecuencias.Aún no están del todo regulados en gran medida a sus niveles de trazas y a que su destino y efectos potenciales no se conocen con exactitud. Se trata de plaguicidas, productos farmacéuticos y de cuidado personal, hormonas, plastificantes, aditivos alimentarios, conservantes de madera, detergentes para la ropa etc. Pueden encontrarse tanto en el agua de mar, como en el suelo, organismos y también en el cuerpo humano. Para tratarlos correctamente en el agua es necesario un tratamiento terciario

Microplásticos:Se trata de residuos plásticos, derivados del petróleo, cuyo origen está tanto en la actividad industrial como en el consumo humano y que pueden encontrarse en la cadena trófica marina a través de los vertidos fluviales, ya sea urbanos como industriales. Su origen está tanto en posibles fugas o accidentes industriales como en el consumo humano (desgaste de la ropa sintética y residuos de los productos de cuidado personal). Han sido descubiertos recientemente y es preocupante su presencia en el agua de consumo, tanto embotellada como agua del grifo.

Tratamientos de oxidación avanzados

Los Procesos Avanzados de Oxidación (PAO) se basan en procesos físico-químicos capaces de provocar cambios importantes en la estructura química de los contaminantes.Son una fuente de radicales hidroxilo altamente oxidativos y no-selectivos, por lo que son capaces de descomponer gran variedad de compuestos orgánicos, y además normalmenteno generan barros que haya que tratar. Por lo tanto, son muy útiles contra contaminantes refractarios que resisten otros procesos, como los biológicos y también sirven para tratar contaminantes en baja concentración. Una de sus principales ventajas es que consumen menos energía que otros procesos. Principalmente son de dos tipos:

-Procesos Fenton / fotoFenton: usadoscuando se requiere una alta reducción de Demanda Química de Oxígeno. Consisten en la adición de H2O2 y una sal de Hierro que actúa de catalizador (en oscuridad-Fenton o con luz-fotoFenton). Sus ventajas son el bajo coste, que son procesos químico y biológicamente inertes y que pueden emplearse con radiación solar. En cambio, producen lodos con alta concentración de hierro, y es necesaria la desactivación del hierro por la formación de agentes complejantes, también requieren pH ácido. Son una alternativa viable para descontaminar las aguas residuales de la industria textil y aguas con contaminantes emergentes.

-Proceso de fotocatálisis heterogénea:Llamados así porque el tratamiento transcurre en la fase heterogénea y la luz UV activa un fotocatalizador y genera radicales de hidróxilo que degradan tanto la materia orgánica como la inorgánica. Sus ventajas son el bajo coste, que es un proceso químico y biológicamente inerte, no emplea agentes químicos, no es tóxico, el fotocatalizador puede ser reutilizado, y puede usarse radiación solar. Sin embargo, presentan una baja eficiencia para algunos microcontaminantes específicos, y su eficiencia es limitada bajo radiación visible, además de que es necesario recuperar el fotocatalizador del medio. Algunas de las innovaciones que han surgido en su uso son el uso de nanopartículas, que  permite mejorar el área de contacto entre fotocatalizador y contaminante, reducir el consumo de reactivos y la reutilización para reducir costes; el uso de nanopartículas en composite, que permite reducir el consumo de reactivos y la reutilización (reducción de costes), y el desarrollo de materiales multifuncionales (como contenedores para tratamiento de aguas); y los recubrimientos fotocataliticos, para trabajar con luz visible, reducir el tiempo de curado y el band-gap de los recubrimientos. Pueden usarse en interiores, consiguen mayor eficiencia, y aumentan el tipo de sustratos

Filtración y desalinización

La desalinización es un proceso para eliminar la sal del agua de mar y así conseguir agua dulce. De esta forma se obtiene agua potable (puede necesitar tratarse) y salmuera, que es muy contaminante. Otra desventaja es su alto coste.

Fundamentalmente se trabaja con dos tipos de procesos de filtración:

Filtración por adsorción:se captan las sustancias solubles en la superficie de un sólido, que quedan retenidas en los canales y paredes interiores. El sólido es el adsorbente y la sustancia disuelta el adsorbato. Puede eliminar sustancias como virus, bacterias y compuestos orgánicos (benceno, gasolina, pesticidas, solventes y ácidos). Entre sus ventajas está que los nanoadsorbentes ofrecen una mejora significativa gracias a su elevada área superficial específica, además presentan una baja distancia de difusión interparticular, el tamaño de poro es ajustable y puede mejorarse su química superficial. En cambio, la eficiencia de los adsorbentes está limitada por su área superficial o sitios activos. Otras desventajas son la falta de selectividad y la cinética de adsorción.

Filtración por membranas: El flujo pasa a través de un sistema de membranas que lo separa en 2 corrientes: permeado y retenido. Permite separar moléculas de distintos tamaños y características

 

 

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