Nanoburbujas para el tratamiento de aguas residuales

Para realizar una depuración biológica de aguas residuales en instalaciones urbanas e industriales es necesario mantener una concentración elevada de oxígeno disuelto (OD) que permita que la biomasa metabolice los contaminantes. De este modo, se reduce la demanda biológica y química de oxígeno y el amoníaco se mantiene en los límites establecidos en las normativas de la Comisión Europea.

Para lograr la concentración necesaria de oxígeno en las aguas residuales, se inyectan burbujas de aire (u oxígeno puro) en el tanque de tratamiento mediante aireadores de gran potencia, normalmente compresores o turbinas. No obstante, los aireadores convencionales no son especialmente eficaces y consumen mucha energía para mantener la concentración de OD necesaria. De hecho, un aireador de burbujas normal suele consumir un 55% del total de energía de una depuradora de aguas residuales.

No obstante, cabe emplear nanoburbujas de entre 50 y 200 nanómetros de diámetro cuyas propiedades son muy superiores a las de las burbujas normales. La enorme presión interna de las nanoburbujas les permite permanecer estables en un líquido durante muchos días, en comparación con los pocos segundos que duran las burbujas normales. De este modo, las nanoburbujas son capaces de introducir mucho más OD en el agua y aumentar enormemente la transferencia de este elemento.

Proyecto Watermax

Preciamente, el proyecto Watermax ha contribuido a aumentar la aireación de aguas residuales mediante el desarrollo y el ensayo de prototipos de generadores de nanoburbujas en depuradoras de aguas residuales piloto. "Se basan en la tecnología de nanoburbujas y su capacidad para airear grandes caudales de aguas residuales de depuradora por poco dinero y en poco tiempo (un día de instalación y bajo mantenimiento), una inversión muy pequeña con resultados inmediatos y se han demostrado en condiciones reales", explica Floriano Tosato, líder del proyecto.

La hiperoxidación de las aguas residuales contribuye a eliminar sustancias químicas nocivas (amoníaco, fósforo, cloro, etc.) al reaccionar con el radical hidroxilo. Estas reacciones fragmentan rápidamente los contaminantes reduciendo su tamaño a moléculas inorgánicas y también el de los lodos generados en comparación con los procesos tradicionales.

Las tecnologías de ozono que se comercializan hoy en día son muy caras debido a que el ozono inyectado en agua en forma de burbujas de tamaño normal es muy volátil. Una buena parte de este vuelve a la atmósfera sin modificar en manera alguna el agua a tratar. "Se ha mostrado que cerca del 10 % del ozono generado por los aireadores convencionales se disuelve en el agua, mientras que el resto se pierde", indica Tosato.

El equipo investigador optimizó los prototipos de generadores de nanoburbujas y señaló directrices para su industrialización y producción. También llevó a cabo pruebas con los prototipos existentes. Los socios del proyecto crearon varios pilotos de tratamiento de aguas residuales en los que incluyeron al sector del ganado y la avicultura, dado que son los más afectados por la ausencia de agua potable de calidad y un empleo excesivo de antibióticos.

La iniciativa también dará lugar a un sistema de control remoto, WMAX-RC, para las depuradoras de aguas residuales que no cuenten con una supervisión humana continua. "WMAX permite controlar y gestionar a distancia todo el sistema de aireación para evitar problemas y optimizar el rendimiento", añade Tosato.

En definitiva, Watermax contribuirá a reducir los costes de la depuración de aguas, logrando así que los operarios aumenten rápidamente la capacidad de aireación y puedan tratar más aguas residuales por el mismo coste. "Estos nuevos sistemas de aireación más eficaces pueden instalarse en depuradoras antiguas sin necesidad pararlas para vaciarlas. Los clientes potenciales del sistema de aireación mediante nanoburbujas incluyen entidades públicas y privadas dedicadas al tratamiento de aguas residuales", concluye Tosato.