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De todas las alternativas estudiadas experimentalmente para el tratamiento del permeado de ultrafiltración del agua residual urbana, la nitrificación parcial seguida de un proceso anammox resultó viable económicamente, debido al aumento de la materia orgánica valorizada energéticamente y la reducción de los requisitos de aireación. Por su parte, la concentración del amonio mediante intercambio catiónico y su posterior recuperación mediante contactores de membranas, aunque mejora el balance ambiental, requiere de una adecuada elección del material adsorbente en el intercambio para no elevar los costes de operación. Esta es la principal conclusión obtenida por Jesús Godifredo Calvo en su tesis doctoral ´Estudio de la eliminación/recuperación de nitrógeno permeado de la ultrafiltración de la línea de aguas de una EDAR mediante la eliminación por nitrificación parcial y recuperación con zeolitas´, que ha sido dirigida por Ramón Barat y Aurora Seco, investigadores del Grupo Calagua, formado por personal del IIAMA-UPV y del Departamento de Ingeniería Química de la Universitat de València.
La investigación evalúa experimentalmente diferentes tratamientos del permeado que se genera al introducir membranas de ultrafiltración en la línea principal de aguas residuales (dos tratamientos para la eliminación del nitrógeno y una alternativa de recuperación del nitrógeno) y, de este modo, incrementar la valorización energética de la materia orgánica por la vía de la digestión anaerobia. “En esta tesis hemos investigado cómo mejorar y optimizar, en términos energéticos, económicos y ambientales, los procesos de depuración para acercar las EDAR hacia infraestructuras más sostenibles y alineadas con los principios de economía circular. Especialmente en escenarios donde se puede recuperar un fertilizante nitrogenado a partir del amonio presente en el agua”, señala Jesús Godifredo, autor principal de la investigación.
La tesis doctoral ha analizado experimentalmente tres alternativas para el tratamiento del permeado generado en el proceso de ultrafiltración: nitrificación-desnitrificación y nitrificación parcial-anammox para la eliminación del nitrógeno, e intercambio catiónico-contactores de membranas para la concentración y valorización del amonio. De hecho, para cada alternativa propuesta “se ha comprobado “su viabilidad tecnológica, los principales parámetros de operación que permiten una buena depuración del agua, así como un análisis económico y ambiental que permita la comparación entre las alternativas y entre el escenario cero, el de no actuación”, señala Godifredo Calvo.
En este sentido, uno de los aspectos más destacados ha sido la utilización del mismo permeado de ultrafiltración para analizar todas las propuestas, lo que permite una comparación directa entre ellas a diferencia de otros estudios que se centran en una única alternativa. “Este enfoque integral y detallado proporciona una visión más completa y precisa de las diferentes alternativas analizadas”, expone el autor del estudio.
El proceso de nitrificación-desnitrificación permite aprovechar las infraestructuras existentes de una EDAR, por lo que se facilita la integración del proceso de Ultrafiltración. Sin embargo, la elevada retención de la materia orgánica en el proceso de ultrafiltración puede impedir una correcta eliminación de nitrógeno mediante el proceso de desnitrificación. “En vistas del posible déficit de materia orgánica en el permeado, se evaluó el proceso de nitrificación parcial para generar un efluente apto para el proceso anammox. Esta alternativa se ha aplicado con éxito a otras corrientes, pero su aplicación en la línea principal de aguas es un reto tecnológico a explorar en futuras investigaciones, ya que mediante este esquema se puede eliminar el nitrógeno sin necesidad de materia orgánica”, expone Jesús Godifredo.
Por su parte, el proceso de intercambio catiónico requiere una selección adecuada de material adsorbente para ser competitivo, pero bajo las condiciones correctas “es una alternativa favorable desde el punto de vista ambiental, mejorando el balance energético y generando un fertilizante orgánico que compensa las emisiones asociadas a la producción de fertilizante nitrogenado”, concluye el investigador del IIAMA durante su etapa doctoral.
