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Convertir los lodos de aguas residuales en energía y sales minerales


Un sistema desarrollado por EPFL spin-off TreaTech puede convertir los lodos de las plantas de tratamiento de aguas residuales en sales minerales, que podrían usarse en fertilizantes, por ejemplo, y en biogás. 


Cécilia Carron, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne


La investigación de la firma está siendo financiada por varias entidades del sector público y privado, y ahora se está construyendo una planta piloto a gran escala. El sistema está programado para ser instalado en una planta de tratamiento de aguas residuales en 2022.

Las plantas de tratamiento de aguas residuales producen un efluente comúnmente conocido como lodo. Los operadores de plantas eliminaban este fango directamente como fertilizante, pero eso se hizo ilegal en Suiza hace poco más de diez años debido a la creciente concentración de contaminantes que se encuentran en los efluentes. Como resultado, el lodo generalmente se seca en pasteles y se quema, llevando miles de toneladas de fósforo cada año. Eso importa porque el fósforo es un compuesto esencial en varios procesos biológicos., incluida la fotosíntesis, pero hasta ahora no había un método viable para reciclar el fósforo en las corrientes de efluentes. Los ingenieros del Laboratorio de Procesamiento Sustentable y Catalítico de EPFL han diseñado un sistema capaz de recuperar el fósforo, cuyo mercado se estima en 33 mil millones de francos suizos. El sistema fue desarrollado por TreaTech, una compañía derivada del laboratorio. El sistema de TreaTech también puede producir biogás a partir del efluente gracias a la tecnología, llamada gasificación térmica, desarrollada en el Instituto Paul Scherrer.

Para reducir los costos de transporte , el lodo que es 95 por ciento de agua se deshidrata primero por las plantas de aguas residuales, lo que requiere, a su vez, una gran cantidad de energía que tiene su propio costo. El residuo es luego incinerado en otro lugar. «Nuestro sistema puede recuperar los lodos directamente de las plantas de tratamiento de aguas residuales sin necesidad de secado u otro procesamiento preliminar», dice Frédéric Juillard, CEO de TreaTech. En su sistema, la corriente de efluente se alimenta a un separador de alta presión y alta temperatura (> 22.1 MPa y 400 ° C) donde el fluido entra en un estado supercrítico (es decir, entre líquido y gas). Eso reduce considerablemente la solubilidad del fósforo y las sales minerales en el fluido, lo que hace que se cristalicen en sólidos que pueden recuperarse fácilmente. «Más del 90 por ciento del fósforo puede ser recuperado»

Convertir casi el 100 por ciento de la materia orgánica en biogás.

Algunas plantas de tratamiento de aguas residuales ya tienen sistemas para reciclar los lodos y convertirlos en biogás. «Pero los biodigestores que utilizan actualmente pueden convertir solo del 40 al 50 por ciento de la materia orgánica «, dice Gaël Peng, cofundador y CTO de TreaTech. El digestato restante se seca y se transporta a las instalaciones de incineración. Eso genera costos sustanciales y requiere mucha energía. «El procesamiento y la eliminación de lodos representan alrededor del 40 por ciento de los costos operativos totales de una planta de tratamiento de aguas residuales «, agrega Peng. Por lo tanto, Juillard quería incorporar tecnología para generar biogás en su sistema, a fin de ayudar a los operadores de planta a reducir los costos e impulsar las tasas de conversión.

Pasó varios meses estudiando diferentes tecnologías que se desarrollan en todo el mundo, pero encontró la solución a menos de 200 km de EPFL, en el Instituto Paul Scherrer. Los científicos estaban trabajando en un nuevo tipo de reactor que utiliza rutenio como catalizador y que puede lograr una tasa de conversión de casi 100 por ciento en biogás que puede usarse para producir calor o electricidad, o incluso como biocombustible. El agua resultante carece de toxicidad y puede ser bombeada directamente a los sistemas de agua municipales.

Además, la tecnología de los científicos también ahorra una cantidad de tiempo considerable: sus reactores pueden convertir el fango en biogás en solo 20 minutos, mientras que los biodigestores existentes necesitan alrededor de 30 días. Eso también puede ahorrar espacio en las plantas de tratamiento de aguas residuales y no deja residuos.

Pruebas a gran escala

La investigación de TreaTech cuenta con el respaldo del Instituto Paul Scherrer y de la Oficina Federal de Energía de Suiza. La compañía ha probado con éxito un prototipo y ahora está construyendo una versión a gran escala. Planea instalar su sistema en una planta de tratamiento de aguas residuales en 2022, justo a tiempo para ayudar a los operadores de la planta a cumplir con las nuevas regulaciones de reciclaje de fósforo que podrían entrar en vigencia en Suiza en 2026. Al obligar a las empresas a reciclar el fósforo , el gobierno suizo espera evitar Los costos y riesgos ambientales de la importación del producto químico.

Ahora que TreaTech ha probado con éxito su prototipo, está construyendo una planta piloto que es 100 veces más grande y puede tratar 100 kg / h de lodo. La investigación de la firma cuenta con el apoyo de la Oficina Federal de Energía de Suiza y obtuvo un financiamiento de CHF 4,4 millones de una asociación público-privada. La planta piloto debe estar terminada para fines de año, y el sistema está programado para ser instalado en una planta de tratamiento de aguas residuales en 2022, con capacidad para procesar 3 toneladas métricas de lodo por hora.

El siguiente paso será adaptar el sistema para su uso en otras aplicaciones, como el tratamiento de aguas residuales industriales, aguas residuales de plantas dedesalinización o residuos de biomasa.


Proporcionado por Ecole Polytechnique Federale de Lausanne


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