El futuro de la granulación anaerobia

El tratamiento anaerobio cuenta con más de cien años de historia. Su desarrollo inicial se orientó a la depuración de aguas residuales domésticas; posteriormente, se extendió a la digestión separada de lodos y, más adelante, al tratamiento de aguas residuales industriales diluidas. Se han desarrollado diversos procesos que permiten lograr una depuración eficiente de las aguas residuales en tiempos de retención reducidos. El sistema de granulación anaerobia es conocido por su capacidad única de transformar residuos altamente contaminantes en productos útiles. Ante las preocupaciones mundiales por la escasez energética y la generación de gases de efecto invernadero derivados de la combustión de combustibles fósiles, resulta evidente la necesidad de redoblar los esfuerzos en favor de fuentes de energía renovables. Actualmente, se requieren mayores esfuerzos para ampliar las aplicaciones del sistema de granulación anaerobia, con el fin de eliminar del medio ambiente materiales orgánicos indeseables mediante su conversión en metano, una fuente de energía renovable. El proceso de granulación anaerobia, que favorece la producción eficiente de metano a partir de aguas residuales, responde claramente a esta necesidad. La investigación encaminada a extender aún más sus aplicaciones reviste una importancia manifiesta. Entre los problemas que deben abordarse figuran la fiabilidad del proceso, las causas y efectos de la toxicidad, la generación y el control de olores, así como una mejor comprensión de la degradación de compuestos orgánicos refractarios. De entre los numerosos estudios recientes publicados sobre los procesos anaerobios, citados en la sección anterior, este sistema de tratamiento de aguas residuales se presenta como el más prometedor, capaz de cumplir los exigentes criterios previstos para las tecnologías futuras en el marco del desarrollo ambientalmente sostenible. El proceso de granulación anaerobia sería el que permite minimizar el impacto ambiental, al tiempo que aumenta la productividad industrial y mejora la calidad de vida. En la actualidad, el reactor UASB es el método de tratamiento más utilizado. Sin embargo, con los recientes avances en los sistemas de reactores EGSB y “Anaerobio Multifásico por Etapas” (SMPA), podría abrirse paso a nuevas generaciones muy prometedoras de sistemas de tratamiento anaerobio (Lettinga et al., 1997). Los principios subyacentes al EGSB ofrecen una mayor eficiencia incluso a tasas de carga elevadas, son adecuados para condiciones ambientales extremas (por ejemplo, temperaturas bajas y altas) y para tratar compuestos inhibidores. Además, al integrar el proceso anaerobio con otras técnicas biológicas (reducción de sulfatos, organismos microaerófilos) y con métodos físico‑químicos, es posible lograr una depuración completa de las aguas residuales a costos muy bajos, recuperando al mismo tiempo componentes valiosos para su reutilización.

El tratamiento anaerobio tiene más de cien años. Su desarrollo inicial se orientó a la depuración de aguas residuales domésticas; posteriormente, su aplicación se amplió a la digestión separada de lodos y, más adelante, al tratamiento de aguas residuales industriales diluidas. Se han desarrollado diversos procesos que permiten una depuración eficiente de las aguas residuales con tiempos de retención reducidos.

 

El sistema de granulación anaerobia es conocido por su capacidad única para transformar residuos altamente contaminantes en productos útiles. Ante las preocupaciones mundiales por la escasez energética y la generación de gases de efecto invernadero derivada de la combustión de combustibles fósiles, resulta evidente la necesidad de redoblar los esfuerzos encaminados a desarrollar fuentes de energía renovable. En la actualidad, se requieren mayores esfuerzos para ampliar las aplicaciones del sistema de granulación anaerobia, con el fin de liberar el medio ambiente de materiales orgánicos indeseables mediante su conversión en metano, una fuente de energía renovable. El proceso de granulación anaerobia, que favorece la producción eficiente de metano a partir de aguas residuales, responde claramente a esta necesidad. La investigación orientada a extender aún más sus aplicaciones reviste una importancia manifiesta. Entre los problemas que deben abordarse figuran la fiabilidad del proceso, las causas y efectos de la toxicidad, la generación y el control de olores, así como una mejor comprensión de la degradación de compuestos orgánicos refractarios.

 

De entre todas las numerosas investigaciones recientes publicadas sobre los procesos anaerobios, citadas en la sección anterior, este sistema de tratamiento de aguas residuales resulta, sin duda, el más prometedor, capaz de cumplir los estrictos criterios exigidos para las tecnologías del futuro en el marco del desarrollo ambientalmente sostenible.

 

El proceso de granulación anaerobia sería el que logra minimizar el impacto ambiental, al tiempo que aumenta la productividad industrial y mejora la calidad de vida.

 

En la actualidad, el proceso de tratamiento más utilizado es el reactor UASB. Sin embargo, con el reciente desarrollo de los sistemas de reactores EGSB y “Anaerobio Multifásico por Etapas” (SMPA), ello podría dar lugar a nuevas generaciones muy prometedoras de sistemas de tratamiento anaerobio (Lettinga et al., 1997). Los principios en los que se basan los EGSB permiten lograr una mayor eficiencia a tasas de carga más elevadas, siendo aplicables en condiciones ambientales extremas (por ejemplo, bajas y altas temperaturas) y frente a compuestos inhibidores. Además, al integrar el proceso anaerobio con otros métodos biológicos (reducción de sulfatos, organismos microaerófilos) y con métodos físico‑químicos, es posible llevar a cabo un tratamiento completo de las aguas residuales a costos muy reducidos, al tiempo que se recuperan componentes valiosos para su reutilización.

Resulta evidente que el tratamiento anaerobio es una tecnología consolidada para una amplia variedad de aplicaciones industriales. Esta tecnología está aceptada tanto en el mundo occidental industrializado como en los países menos desarrollados. Los procesos UASB y EGSB basados en lodos granulares han ido adjudicándose gradualmente una porción importante de estas aplicaciones. Aunque el UASB sigue siendo la tecnología predominante, en la actualidad los procesos del tipo EGSB están ganando mayor popularidad, impulsados por consideraciones económicas. Los datos indican que la carga de diseño de los sistemas EGSB es aproximadamente el doble que la del proceso UASB, lo que confiere una ventaja competitiva frente a sistemas con cargas más bajas. Cabe señalar, sin embargo, que los datos presentados corresponden a aproximadamente el 50–60 % del total de sistemas anaerobios instalados, por lo que la participación de los sistemas EGSB e IC podría ser relativamente elevada en la base de datos actual en relación con el número total de sistemas instalados. Asimismo, se prevé que los sistemas EGSB de mayor carga vayan sustituyendo gradualmente al menos algunas de las aplicaciones del UASB (Frankin, 2001).

 

En los ámbitos del tratamiento anaerobio psicrófilo y termófilo, el desarrollo específico de reactores puede contribuir a mejorar aún más las capacidades de conversión volumétrica. Debido a la reducción del consumo de agua, tanto las concentraciones de DQO como de sales tienden a aumentar en los efluentes industriales. En consecuencia, resulta necesario desarrollar reactores anaerobios que retengan biomasa en forma de floculantes o granular. Los biorreactores de membrana (MBR) ofrecen una solución para determinados nichos en el tratamiento de aguas residuales (Mulder et al., 2001). Sin embargo, la escasa eficiencia en la transferencia de oxígeno y la fouling de la biomasa constituyen problemas importantes que deben superarse en los MBR. Resulta pertinente explorar la combinación de biorreactores de membrana con procesos anaerobios basados en biomasa granular.

 

Los conceptos de protección ambiental y de conservación de recursos se centran en la prevención de la contaminación y en un uso consumidor mínimo de energía, productos químicos y agua en las actividades de abatimiento de la contaminación, así como en la máxima reutilización de las aguas residuales tratadas, de los subproductos y de los residuos generados durante el tratamiento de las aguas residuales. En consecuencia, al aplicar estos conceptos, las aguas residuales —como las aguas negras y los efluentes industriales— dejan de ser una amenaza social y pasan a convertirse en una importante fuente de agua, fertilizantes, mejoradores del suelo y, con frecuencia, energía. Además, se establece un vínculo entre la protección ambiental y la práctica agrícola, lo que fomenta la agricultura urbana en las inmediaciones de las grandes ciudades. El proceso de granulación anaerobia se considera la tecnología clave para la mineralización de compuestos orgánicos en corrientes de aguas residuales altamente contaminadas.

En la actualidad, los procesos basados en el tratamiento anaerobio parecen constituir una excelente opción como núcleo de un proceso integrado para el tratamiento de residuos y aguas residuales (Lema y Omil, 2001). Las normativas ambientales de la Unión Europea, fundamentadas en el concepto de prevención y control integrados de la contaminación, se orientan hacia la sostenibilidad de los procesos productivos, lo que conduce a una mayor recuperación de recursos a partir de las materias primas, al ahorro energético, entre otros aspectos. En las últimas décadas, los procesos anaerobios basados en lodos granulares han ido ganando amplia aceptación y se han aplicado con éxito para tratar diversos tipos de aguas residuales industriales. Estos procesos ofrecen un elevado grado de eliminación de materia orgánica, una baja producción de lodo y un bajo consumo energético, además de la generación de energía en forma de biogás. No resulta descabellada la expectativa de que, en el futuro, las tecnologías de tratamiento experimenten una transición global hacia el uso de procesos anaerobios altamente eficientes basados en lodos granulares para el tratamiento de aguas residuales.