Innovación y sostenibilidad: Generación de energía a partir de aguas residuales

Para todas las ciudades del mundo, las aguas residuales representan un problema considerable que ha de gestionarse adecuadamente. Las plantas de tratamiento de aguas residuales se implementan con el propósito de eliminar contaminantes antes de verterlas de nuevo al medioambiente.

Sin embargo, desde hace unos años se han venido explorando métodos y tecnologías que no solo buscan depurar el agua, sino también convertir los residuos en energía, aprovechando el potencial energético que estas aguas contienen.

¿Qué son las aguas residuales?

Las aguas residuales son el agua que ha sido utilizada para actividades domésticas, industriales o agrícolas y que contiene residuos y contaminantes. Estas aguas se clasifican en domésticas, industriales y pluviales, dependiendo de su origen. En su conjunto son un problema ambiental considerable debido a los contaminantes que presentan y su impacto en el medioambiente si no son tratadas adecuadamente. Para las ciudades, el tratamiento de estas aguas es crucial, pero además de limpiarlas, existe el potencial para obtener energía de las mismas.

Generación de energía a partir de las aguas residuales

En los últimos años, la tecnología ha avanzado de manera significativa, permitiendo que las aguas residuales no solo sean depuradas, sino también se aprovechen para producir energía. Dentro de los métodos más populares para generar energía a partir de estos residuos se encuentran:

• Obtención de biogás a partir de la descomposición de materia orgánica presente en las aguas residuales.
• Generación de electricidad por medio de celdas de combustible microbianas.
• Aprovechamiento térmico del calor de las aguas residuales para climatización.
• Producción de hidrógeno, una fuente de energía limpia.

Aprovechamiento del biogás

Uno de los métodos más comunes es la producción de biogás a partir de las aguas residuales. Este biogás se obtiene mediante un proceso llamado metanización, en el cual la materia orgánica presente en las aguas residuales se descompone en un ambiente sin oxígeno (anaeróbico).

El producto principal de esta descomposición es el metano, que puede ser utilizado como una fuente de energía para diversos propósitos, incluyendo la generación de electricidad y calefacción.

El metano tiene varios usos, incluidos la producción de electricidad mediante la quema en turbinas o el calentamiento de edificios. En varias ciudades como Grenoble o Estrasburgo, se ha logrado inyectar el biogás en la red de distribución de gas natural, proporcionando energía tanto a hogares como vehículos.

Experiencias internacionales

Hay diversas ciudades y países en el mundo donde ya aprovechan las aguas residuales para generar energía. Algunos ejemplos son:

• En Basilea, Suiza, se recupera el calor de las aguas residuales para calefacción después del proceso de depuración. Es un ejemplo de cómo el tratamiento de las aguas también puede ser una fuente de energía térmica aprovechada por la comunidad.
• En los Estados Unidos, particularmente en Oregón, la planta de recuperación de recursos hídricos Tri-City ha implementado un sistema en el que el metano producido por la descomposición de materia orgánica en las aguas residuales se utiliza para generar energía eléctrica y térmica.
• En Eslovaquia, también se han desarrollado proyectos para la utilización de aguas residuales en la generación de biogás.

Producción de hidrógeno a partir de aguas residuales

Otro método innovador que ha sido objeto de investigaciones es la producción de hidrógeno verde a partir de las aguas residuales. Este hidrógeno se genera a partir de las celdas de electrólisis microbiana, una tecnología que permite obtener hidrógeno de alta pureza utilizando bacterias especializadas que descomponen la materia orgánica presente en las aguas. Empresas como Ingeobras están desarrollando tecnologías que ofrecen esta solución eficiente y sostenible.

El hidrógeno verde tiene un potencial significativo como combustible limpio, y su producción a partir de las aguas residuales ofrece un enfoque más económico y sostenible en comparación con los métodos tradicionales de producción de hidrógeno, como el reformado de materiales fósiles o la electrólisis convencional. A medida que esta tecnología avance, podría convertirse en una solución clave para la descarbonización del transporte y la industria energética.

Generación de electricidad mediante microorganismos

Otro de los métodos más innovadores para aprovechar las aguas residuales es el uso de celdas de combustible microbianas. Este método utiliza bacterias que metabolizan la materia orgánica de las aguas residuales y liberan electrones en el proceso. Estos electrones pueden ser capturados para generar electricidad de manera directa. Las celdas de combustible microbianas ya están siendo empleadas en algunos proyectos piloto y tienen el potencial de producir electricidad de manera continua y sostenible. Además, este proceso puede mejorar la eficiencia energética de las plantas de tratamiento al reducir la necesidad de sistemas costosos de aireación y bombeo.

Casos de éxito en ciudades del mundo

Se han desarrollado diversos proyectos exitosos en ciudades de todo el mundo. Por ejemplo:

• En Estrasburgo, se espera producir diariamente 1,6 millones de metros cúbicos de biometano a partir del tratamiento de aguas residuales, suficiente para proveer energía a unas 5.000 viviendas.
• En Helsinki, Finlandia, la planta de calefacción y refrigeración del parque Katri Vala utiliza las aguas residuales como una fuente de energía térmica.
• En Madrid, la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR Sur) ha instalado turbinas para aprovechar la energía cinética del agua a su salida y producir electricidad para el consumo propio de la planta.

Importancia de seguir desarrollando esta tecnología

Aunque ya existen múltiples proyectos en marcha, es crucial seguir invirtiendo en investigación y desarrollo para mejorar la eficiencia y reducir los costos de estas tecnologías. Las aguas residuales no solo son una fuente de contaminación, sino que también representan una oportunidad para generar energía verde, reducir la huella de carbono y avanzar hacia un modelo de energía más sostenible. La implementación a mayor escala de estas tecnologías puede ayudar a las ciudades a ser más autosuficientes energéticamente y generar impactos positivos en la lucha contra el cambio climático. Si se mejora el aprovechamiento de las aguas residuales, podríamos estar ante una solución clave para la transición energética global.