Agua residuales y su conversión en energía, una alternativa
El pasado 22 de marzo se celebró el Día Mundial del Agua, con el objetivo de hacer conciencia ante la relevancia de este vital líquido. De acuerdo con cifras de la Organización de las Naciones Unidas, cerca de 2,200 millones de personas en el mundo no tienen acceso al agua potable, es decir, una de cada tres en el mundo. Las actividades sociales y económicas dependen en gran medida del acceso al agua.
Ante esta situación, vale la pena revalorar el uso que hacemos de ella, y cómo podemos aprovecharla de mejor manera. Cada año aumenta la demanda de agua, lo que significa que cada vez generamos una mayor cantidad de aguas residuales. En México, hacia el 2015, el 52? las aguas residuales domésticas e industriales se trataban de manera segura, de acuerdo con los indicadores de la ONU.
¿Cuánta agua de desecho se genera anualmente a nivel mundial?
Según cifras de la Universidad de las Naciones Unidas (UNU) publicadas en febrero del año pasado, cada año se generan cerca de 380,000 millones de metros cúbicos de aguas residuales, que equivalen a 5 veces la cantidad de agua que pasa anualmente por las cataratas del Niágara, suficientes también para llenar el Lago Victoria en África en tan solo 7 años, el Lago Ontario en 4 años y el Lago de Ginebra en menos de 3 meses.
Respecto al aumento proyectado en el volumen de aguas residuales generadas, se prevé que estas crezcan en un 24% para el 2030 y en 51% para 2050. Esta cantidad de aguas residuales tienen un valor energético equivalente a 53,200 millones de metros cúbicos de metano, suficientes para proporcionar electricidad a 158 millones de hogares, o entre 474 y 632 millones de personas (asumiendo un promedio de 3 a 4 personas por casa). Y con los aumentos proyectados en las aguas residuales, estos números podrían aumentar a 196 millones de viviendas e 2030 y 239 millones para 2050.
Existen tecnologías que permiten purificar las aguas residuales, pero requieren de una gran cantidad de energía para hacerlo. No obstante, el agua residual contiene casi cinco veces más energía que la que se requiere para tratarla, y ya existen las tecnologías para hacerlo. Las aguas residuales son una fuente rica en materia orgánica y por ende son portadoras de energía química. Los componentes orgánicos que están presentes en las aguas de desecho pueden convertirse en biogás rico en metano por medio de la digestión anaeróbica.
Los sistemas de tratamiento de aguas residuales inician por capturar los lodos, los cuales atraviesan un proceso de pre-tratamiento conocido como hidrólisis térmica en un sistema que los transformará en energía, con el cual se maximiza la cantidad de metano que pueden producir. A continuación, los residuos tratados pasan a un digestor anaeróbico, en donde terminan de descomponerse. El producto final es un biogás (rico en metano), que puede usarse para generar energía en sitio o bien puede atravesar otros procesos para sustituir al gas natural. Los residuos sólidos que quedan son ricos en nutrientes y pueden usarse como abono para las plantas.
Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales emplean el biogás que captan para sus propias operaciones, haciéndolas autosustentables. Sin embargo, para aprovechar el potencial de energía térmica presente en las aguas residuales, estas deben aprovecharse tan cerca de la fuente de generación como sea posible, o bien, los sistemas de drenaje deben cumplir con características de flujo determinadas que, sumadas a bombas de calor con alta capacidad operativa, pueden aprovechar todo este potencial.
El Consejo Estadounidense de Biogás (American Biogas Council) estima que, de la energía latente en las aguas residuales, el 80% es térmica, 20% química y menos del 1% yace en su potencial de generación hidráulica.
Procesar las aguas residuales para purificarlas y generar energía tiene beneficios adicionales, como reducir la emisión de gases de efecto invernadero al promover la captura de carbono y de metano, además de crear empleos.
Dentro de las Metas de Desarrollo Sustentable de las Naciones Unidas, existe la meta de reducir a la mitad la cantidad de aguas residuales no tratadas, además de aumentar el reciclado y el reúso seguro de este líquido para el 2030.
Así, el tratamiento adecuado de aguas residuales representa otra alternativa viable y existente para disminuir la dependencia de las fuentes de energía fósiles, poco amigables con el ambiente. Hacia allá es donde deben estar nuestras miras, pues lograr las Metas de Desarrollo Sustentable debe ser un esfuerzo mundial hacia la necesaria conservación de nuestro planeta.
Fuentes:
Qadir M, Drechsel P, Jiménez Cisneros B, et al. Global and regional potential of wastewater as a water, nutrient and energy source. Nat Resour Forum. 2020;44:40–51. https://doi.org/10.1111/1477-8947.12187
Xiaotian Fu, Leah Schleifer and Lijin Zhong, “Wastewater: The Best Hidden Energy Source You’ve Never Heard Of”, World Energy Resources, Blog post on March 17, 2017. https://www.wri.org/blog/2017/03/wastewater-best-hidden-ene . . .