¿Es la co-oxidación en agua supercrítica una solución eficaz para acabar con los contaminantes emergentes?

El agua en condiciones supercríticas, por encima de 374ºC de temperatura y 218 atmósferas de presión, presenta propiedades de alta difusividad, baja densidad y viscosidad… que le permite ser un disolvente eficaz para los compuestos orgánicos así como ser completamente miscible con gran cantidad de gases, incluido el oxígeno. Todas estas características han despertado el interés sobre la investigación y el desarrollo de las aplicaciones para el tratamiento de residuos en fase acuosa mediante oxidación en agua supercrítica. En particular, para aquellos residuos con elevado contenido de materia orgánica entre los que se encuentran los lodos de EDAR.

La preocupación creciente por los contaminantes emergentes

Se calcula que para el año 2020 la generación de lodos EDAR en Europa excederá los 13 millones de toneladas anuales, y España es en la actualidad el mayor productor de este tipo de residuos. Los lodos EDAR contienen recursos interesantes y aprovechables como el agua, la materia orgánica, los macro y micronutrientes, pero también incorporan contaminantes como metales pesados o patógenos que pueden limitar su aplicación agrícola.

De especial preocupación son los contaminantes emergentes, sustancias que hasta el momento no habían sido catalogadas como contaminantes y sobre las que se desconocía su capacidad para generar respuestas tóxicas. Ejemplos de ellos son compuestos habitualmente utilizados por cualquier ciudadano como es el caso de medicamentos o productos de cuidado personal entre cuyos formulaciones se encuentran biocidas o nano-partículas. Los tratamientos actuales producen una eliminación incompleta de los mismos.

La legislación europea estable que estos los lodos de EDAR deben ser estabilizados y tratados basándose en las mejores tecnologías disponibles. El tratamiento de lodos se ha convertido en una parte esencial en las depuradoras actuales ya que pueden llegar a representar hasta un 50% de los costes de explotación. Estos hechos han dado lugar a la investigación y desarrollo de tecnologías para no sólo tratar estos residuos a un menor coste sino para la recuperación de recursos que posteriormente puedan ser valorizables.

El agua supercrítica es un disolvente eficaz para los compuestos orgánicos y es completamente miscible con gran cantidad de gases obteniéndose una única fase homogénea sin limitaciones interfaciales, lo que aumenta considerablemente la velocidad efectiva de reacción.

Si llevamos los lodos de EDAR a un estado supercrítico y añadimos un agente oxidante como el oxígeno, cualquier contaminante orgánico puede ser completamente oxidado, dando como compuestos mayoritarios dióxido de carbono (CO₂), agua (H₂O) y sales insolubles. En otras palabras, estamos ante una tecnología capaz de eliminar los contaminantes de los lodos de EDAR transformándolos en productos limpios.

Ventajas de la co-oxidación en agua supercrítica

Las ventajas que aporta la co-oxidación en agua supercrítica son:

• Destrucción de los contaminantes al 100%. Con lo que evita riesgos de contaminación física, química y biológica de los contaminantes presentes en los lodos.
• Las aguas tratadas no presentan compuestos intermedios que puedan suponer un riesgo tóxico.
• Reducción de los cantidad de residuos sólidos con lo que se minimiza el residuos a evacuar.
• Se trata de un proceso sostenible energéticamente, ya que la reacción de oxidación, genera un calor que puede ser utilizado para calentar la corriente a tratar.
• Permite la recuperación de sustancias valiosas como agua o fósforo el cuál puede ser valorizado como fertilizante agrícola.
• Mejora optimización medioambiental de la propia depuradora y de las actividades agroalimentarias de su entorno más próximo.

Un ejemplo concreto del potencial del proceso de co-oxidación en agua supercrítica para el tratamiento de lodos EDAR lo vemos en el proyecto LIFE LO2X

Co-oxidación en agua supercrítica (COASC) de lodos de EDAR: El Proyecto LIFE Lo2x . Fuente: AINIA

El objetivo general de proyecto LIFE Lo2x es demostrar la viabilidad técnica, económica, energética y medioambiental de la co-oxidación en agua supercrítica para el tratamiento, no sólo de lodos de depuradora, sino también, de residuos agroalimentarios, lixiviados de vertederos y plaguicidas en depuradoras con una eficacia cercana al 100%.

El primer objetivo específico de los fijados por el proyecto fue el diseño y la construcción de una instalación demostrativa con capacidad para tratar hasta una tonelada de materia seca al día. Esta instalación se encuentra en funcionamiento en fase experimental en la EDAR de Paterna de Valencia.

En la fase actual del proyecto se está procediendo a determinar las condiciones de operación que son necesarias para lograr la máxima efectividad en la oxidación de los lodos, pero también para su optimización en cuanto a eficiencia energética e impacto medioambiental, así como la recuperación de otros recursos disponibles tras el proceso COASC como el fósforo o el nitrógeno.

Los resultados experimentales preliminares obtenidos indican rendimientos superiores al 90% en eliminación de sólidos y de hasta un 99,9% de oxidación de la materia orgánica. De tal manera que la apariencia del efluente del proceso de COASC puede ser comparado con una muestra de agua potable descalcificada. Como vemos en la imagen, en el efluente COASC se observan fracciones líquidas y sólidas que pueden ser separadas mediante procesos sencillos.

El proyecto LIFE Lo2x está apoyado al 50% por el programa LIFE+ ENVIRONMENT de la Comisión Europea y está coordinado por AINIA como experto en tecnologías medioambientales y nuevas aplicaciones basadas en fluidos supercríticos. En él intervienen diversas empresas, entre ellas: IVEM, experta en explotación y mantenimiento de EDARs; URBASER, especialista en la prestación de servicios medioambientales; IMECAL, experta en la construcción de maquinaria, equipamientos e instalaciones metal-mecánicas y SCFI, compañía irlandesa con experiencia en la tecnología de oxidación en agua supercrítica.

Si usted desea saber más acerca de la tecnología COASC, póngase en contacto con AINIA.