El tratamiento de aguas residuales urbanas es un proceso costoso, incluso aplicando técnicas de cogeneración térmo-eléctrica al biogás generado en la digestión anaerobia de los lodos producidos en exceso. Para reducir este coste, se están investigando nuevos procesos entre los que cabe destacar, por su bajo coste de explotación, los sistemas avanzados de digestión anaerobia de aguas residuales. El proceso de digestión anaerobia directo de aguas residuales es un sistema en el cual la materia orgánica del agua es degradada, produciendo biogás. El principal ahorro es la ausencia del proceso de oxidación biológica por lodos activos que consume una gran cantidad de energía en los compresores de aire.
Para realizar este proceso es necesario disponer de digestores especiales. En efecto, las aguas residuales tienen una concentración de materia orgánica mucho menor que la que poseen los lodos activos o los residuos sólidos urbanos. Esto hace que sea preciso disponer de una gran cantidad de biomasa dentro del digestor para que se pueda realizar la degradación.
Los digestores son, pues, especiales. Así, parecen adecuados los de tipo de manto de lodos, up-flow anaerobic sludge blanquet y los de lecho fluizado. El flujo entra por el fondo y atraviesa una capa (un manto) de microorganismos anaerobios que degradan los contaminantes orgánicos. La parte superior tiene una disposición geométrica especial, de manera que el agua depurada sale libre de materia en
suspensión.
Actualmente existe en funcionamiento uno de estos sistemas en Cali (Colombia), donde el clima cálido favorece al proceso. No obstante, se sigue investigando para solventar problemas aún no resueltos.
DIGESTIÓN ANAEROBIA
La digestión anaerobia no es un proceso nuevo. Tuvo su desarrollo en el siglo XIX, pero, tras la Segunda Guerra Mundial, los tratamientos aerobios y terciarios fueron los grandes protagonistas en cuanto al procesamiento de residuos. Sin embargo, y con la reciente crisis energética, la digestión anaerobia ha tomado un nuevo auge, al ser un proceso energéticamente favorable.
Tradicionalmente, la digestión anaerobia se ha utilizado para el tratamiento de residuos líquidos con o sin sólidos suspendidos, como, por ejemplo, excrementos de animales, fangos procedentes de tratamientos biológicos o fisicoquímicos, etc. Las referencias sobre trabajos de investigación o instalaciones son innumerables. Sin embargo, existen grandes cantidades de residuos sólidos con alto contenido en materia orgánica, como pueden ser los residuos agrícolas y, en especial, los residuos sólidos urbanos que, comparativamente, han sido poco estudiados y que podrían producir substanciales cantidades de biogás mediante digestión anaerobia.
La digestión anaerobia es un proceso en el que la materia orgánica es degradada por la acción de microorganismos en ausencia de oxígeno, obteniéndose como producto final gaseoso una mezcla de metano y dióxido de carbono.
La degradación de la materia orgánica a metano en un medio anaerobio es el resultado de la actividad combinada de una población bacteriana muy variada, consistente en diversos grupos y géneros de bacterias estrictas y facultativas . Estos grupos son, principalmente, los siguientes:
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Bacterias hidrolíticas.?
Bacterias acetogénicas.?
Bacterias metanogénicas.?
Bacterias homoacetogénicas.Cada grupo incluye numerosos tipos de bacterias y realiza una labor especifica. Por ejemplo, las bacterias hidrolíticas rompen las grandes moléculas, mientras que las metanogénicas producen metano a partir de moléculas de acetato. Existen tres intervalos de operatividad para la digestión anaerobia. El psicrófilo, con temperaturas inferiores a 20-25°C; el mesófilo, entre 30 y 40°C y el termófilo, entre 50-60°C. Normalmente los digestores anaerobios operan a 35°C.
Existen diversos tipos de digestores como: -- Tanque agitado.
-- Filtros anaerobios. -- Manto de lodos. -- Lecho fluidizado.
-- Digestores de dos fases.
El proceso de digestión anaerobia representa, en definitiva, un proceso energéticamente favorable, puesto que no sólo no requiere un aporte energético, sino que produce biogás combustible.
ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGÍA DE BIOGAS.-
El interés por la digestión anaerobia se despertó en Europa en los años 40 cuando, a raíz de la II Guerra Mundial, las fuentes de energía escaseaban. Este interés fue decayendo por el consumo creciente de los combustibles fósiles.
A partir de la crisis del petróleo de 1973 resurgió el interés en la metanización en los países europeos: se impulsaron programas de investigación y desarrollo y se construyeron plantas industriales. Desde entonces, y hasta la actualidad, el objetivo energético inicial que impulsó el desarrollo de la digestión anaerobia, se ha ido transformando en un objetivo de depuración.
La evolución de la digestión anaerobia en Europa se puede seguir a través de los informes que ha publicado la Comisión de las Comunidades Europeas, recogiendo la experiencia de los distintos países.
Actualmente, el número de digestores a escala industrial en el continente europeo es de unos 1.000, sin incluir los digestores de lodos urbanos. En los países de la Unión Europea el número existen más de 700.
El volumen total de los digestores de la Unión Europea se estimar en unos 61.500 m3, con un volumen medio de reactor de 500m3. De acuerdo con los informes
de la Comisión Europea, la digestión anaerobia se difundirá aún más en el ámbito del medio ambiente, considerando como ventajas adicionales la obtención de energía y la menor producción de lodos.
En Estados Unidos, excepto los digestores construidos en las plantas de aguas residuales urbanas, no existe realmente una fuerte demanda de plantas de biogás, comparable a la europea.
Con respecto a los países en desarrollo, China tiene el mayor número de digestores, estimado en más de dos millones. Son digestores de tecnología sencilla implantados en zonas rurales; su capacidad media es de 10 m3 y suministran la
energía que se emplea para fines domésticos y el efluente se utiliza en agricultura. En España, desde 1981, se ha venido desarrollando a nivel estatal un programa de digestión anaerobia financiado por los ministerios de Industria y Agricultura, con el fin de promover en nuestro país la utilización de este proceso y desarrollar distintas tecnologías. El Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo y las Comunidades Autónomas han apoyado también la construcción de plantas
industriales. Es posible que el número de instalaciones crezca notablemente a medida que se hagan cumplir con rigor las normativas de vertidos actualmente vigentes.