Tratamiento de aguas residuales industriales mediante energía solar: Innovaciones y beneficios

Desde hace poco tiempo, están comenzando a proliferar diversos usos de las energías renovables para actividades muy útiles, como el tratamiento de aguas residuales. Las energías renovables tienen el potencial de transformar por completo la manera en la que gestionamos los residuos hídricos a nivel industrial y doméstico.

Entre las tecnologías emergentes, la energía solar destaca en el tratamiento de aguas residuales industriales, ofreciendo una oportunidad sostenible y eficiente. Existen diferentes enfoques que combinan energía solar con procesos de tratamiento avanzados como la fotocatálisis y la fotodesinfección. Estos métodos no solo eliminan contaminantes sino que también permiten el ahorro energético, una mayor eficiencia y un menor impacto ambiental.

Proyectos científicos pioneros

En la Universidad de Almería, se está llevando a cabo un estudio sobre el tratamiento de aguas residuales con energía solar, enfocado en la desinfección y descontaminación de aguas industriales. El proyecto, liderado por el profesor José Luis Casas López, utiliza procesos innovadores que incluyen fangos activos y membranas en combinación con la energía solar.

Este proceso es complejo, y en su tercera fase destaca el empleo de fotocatálisis como método para degradar los contaminantes. Según el estudio, “la degradación de los contaminantes se produce por los radicales hidroxilo generados en el ciclo fotocatalítico de oxidación/reducción del hierro”. Este tipo de investigaciones no solo son innovadoras, sino que también representan una solución viable en términos ecológicos y económicos para gestionar residuos hídricos.

Cómo funciona la fotocatálisis en el tratamiento de aguas

La fotocatálisis es un proceso que utiliza la luz solar para generar reacciones químicas que descomponen los contaminantes presentes en el agua. Esto se logra mediante la acción de catalizadores como el dióxido de titanio (TiO2) y el hierro, que al estar expuestos a la radiación UV, generan radicales altamente oxidantes como el radical hidroxilo (OH·). Estos radicales son los responsables de oxidar y romper las moléculas contaminantes, transformándolas en sustancias menos perjudiciales como dióxido de carbono y agua.

Un ejemplo claro de esto es el trabajo del Instituto de Energías Renovables, donde se ha logrado reducir la toxicidad del agua residual hasta en un 90% mediante este método. Los radicales hidroxilo desempeñan un papel clave al descomponer compuestos orgánicos complejos y peligrosos como pesticidas, fármacos y productos químicos industriales.

Desafíos y avances en la degradación de contaminantes emergentes

En el contexto del tratamiento de aguas residuales, muchos estudios se enfocan en eliminar contaminantes emergentes, como residuos farmacéuticos, cosméticos y pesticidas, que son difíciles de remover con los tratamientos convencionales. La Universidad Politécnica de Madrid desarrolló un innovador fotorreactor compacto que combina oxidación electroquímica con fotocatálisis para atacar estos contaminantes. Este reactor utiliza nanotubos de TiO2, junto a luz solar o LED, para descomponer moléculas difíciles de tratar.

A este tipo de contaminantes se les conoce como de “preocupación emergente”, ya que pueden ocasionar desórdenes en los sistemas endocrino y neuronal, disrupciones hormonales e incluso varios tipos de cáncer, según estudios recientes. Muchos de estos son persistentes y no se eliminan por completo en los procesos actuales de tratamiento de aguas, lo que los convierte en un foco de investigación prioritaria.

Proyectos destacados en Latinoamérica y su impacto en la sequía

Chile ha sido uno de los países más afectados por las crisis hídricas en los últimos años. En respuesta a este problema, un equipo liderado por la Universidad Andrés Bello ha desarrollado un sistema piloto de tratamiento de aguas grises mediante energía solar. Los resultados preliminares indican que hasta el 80% de los contaminantes pueden ser eliminados, permitiendo la reutilización del agua tratada para riego y otros usos industriales.

Estos proyectos buscan optimizar el uso de fuentes alternativas de agua, evitando la sobreexplotación de fuentes naturales y adaptándose a las necesidades de la población, especialmente en zonas rurales. La principal innovación radica en el uso de arcillas y dióxido de titanio modificados para la activación en presencia de luz solar, lo que hace que el tratamiento sea más eficiente y ecológico.

La energía solar fotovoltaica para el tratamiento de aguas residuales

Otro avance importante es el uso de paneles fotovoltaicos integrados en el proceso de tratamiento de aguas. Estos paneles no solo generan la energía necesaria para hacer funcionar las bombas de agua y otros equipos, sino que también juegan un papel crucial en algunos diseños de reactores.

Este sistema, conocido como SolWat, ha demostrado ser especialmente eficiente en la desinfección y generación de energía simultáneamente. Con una fina película de agua fluyendo sobre los paneles solares, estos dispositivos permiten enfriar la superficie del panel, aumentando su eficiencia energética. Además, la radiación UV e infrarroja lejana que pasa a través del agua contribuye a la desinfección de las aguas residuales.

Implementación de plantas piloto y su futuro

El uso de plantas piloto es fundamental para probar la viabilidad de estas tecnologías en condiciones reales. Estas plantas permiten evaluar la eficiencia de los catalizadores y el funcionamiento de los equipos a escala industrial. En Chile, por ejemplo, está en marcha un proyecto piloto financiado por CORFO, que ha permitido diseñar una planta de tratamiento autosustentable con energía solar.

Según la directora de este proyecto, Elizabeth Garrido, los primeros resultados sugieren que es posible escalar estas tecnologías y aplicarlas en diferentes sectores industriales, desde la industria vitivinícola hasta el tratamiento de aguas grises. A medida que se logren optimizaciones, estas plantas podrían implementar bombas de menor consumo energético, haciendo que el proceso sea completamente sostenible.

Beneficios ambientales y ahorro energético

Los beneficios de usar energía solar para el tratamiento del agua son múltiples. En primer lugar, reduce considerablemente el consumo de energía eléctrica al utilizar energía solar, lo que se traduce en un ahorro económico y una reducción en la huella de carbono. Además, el uso de tecnologías como la fotocatálisis logra eliminar una mayor proporción de contaminantes en comparación con los sistemas tradicionales.

Las plantas que utilizan energía solar también destacan por ser una solución ideal para áreas rurales o zonas con acceso limitado a la red eléctrica. El agua tratada no solo puede ser utilizada para riego, sino que también puede cumplir con estándares de calidad para su uso en la industria o incluso en áreas urbanas.

Los avances en esta área harán que el tratamiento de aguas residuales mediante energía solar se convierta en una práctica estándar, disminuyendo la dependencia de recursos hídricos convencionales y ayudando a mitigar problemas relacionados con la escasez de agua.

Proyectos como los que se desarrollan en la Universidad de Almería, en la Universidad de Jaén y en la Universidad Andrés Bello son claros ejemplos de cómo la innovación y la tecnología pueden ofrecer soluciones a problemas ambientales a largo plazo. La combinación de energía solar con métodos de tratamiento avanzados permite que las aguas residuales no solo se limpien de manera más eficiente, sino también de forma ecológicamente responsable.