Limpiar el agua después de usarla

Alcantarillado, depuración, fangos, biogás, nutrientes y agua regenerada.

Limpiar el agua después de usarla

El alcantarillado no siempre lleva solo lo que se tira por casa

El alcantarillado conduce el agua ya usada de viviendas, comercios e industrias hacia la planta depuradora, pero en muchas ciudades con redes «unitarias» —las más antiguas, que combinan en un solo sistema el agua residual y la de lluvia— también recoge el agua que cae durante una tormenta. Cuando una tormenta intensa supera la capacidad de transporte o de tratamiento de esa red combinada, el sistema puede verse obligado a activar «alivios»: vertidos directos de una mezcla de agua de lluvia y agua residual sin tratar completo, directamente a un río o al mar, precisamente para evitar que esa mezcla inunde calles y viviendas. Es un compromiso de diseño, no un fallo aislado: las redes unitarias existían antes de que se entendiera bien este problema, y modernizarlas para separar ambos flujos es una obra civil considerable que muchas ciudades todavía están completando.

Dentro de la depuradora: física, biología y, según el caso, química adicional

En la planta depuradora, rejas y desarenadores retiran primero los objetos más grandes y la arena o gravilla arrastrada por el agua. Después, tanques de decantación separan por gravedad buena parte de los sólidos en suspensión restantes. El corazón biológico del proceso son poblaciones de microorganismos que consumen la materia orgánica disuelta en el agua como parte de su propio metabolismo, reduciendo drásticamente su carga contaminante. Según la normativa aplicable y la sensibilidad del medio receptor, se añaden tratamientos adicionales específicos para eliminar nitrógeno, fósforo, o microcontaminantes emergentes como restos de medicamentos o productos de cuidado personal — tratamientos que no todas las depuradoras del mundo incluyen todavía, precisamente porque son más recientes y más costosos que el tratamiento biológico convencional.

El coste energético que casi nadie ve, y el que casi nadie aprovecha

Airear el agua para que los microorganismos dispongan del oxígeno necesario consume una cantidad significativa de electricidad — es, con diferencia, el mayor consumo energético individual dentro de una depuradora convencional. Bombas de impulsión, dosificación de reactivos químicos, filtros y sistemas de desinfección final suman su propio consumo eléctrico. Pero el proceso también puede generar un recurso energético propio: la materia orgánica concentrada en los fangos residuales puede tratarse en digestores anaerobios que producen biogás, un combustible que muchas depuradoras modernas usan para generar parte de su propia electricidad o calor, recuperando así una fracción de la energía invertida en todo el proceso. El fósforo recuperado, el agua ya tratada, y el calor residual del propio proceso pueden convertirse en recursos aprovechables, siempre que los contaminantes se hayan controlado adecuadamente antes de intentar recuperarlos.

Los fangos concentran lo que el agua ya no lleva

Los fangos residuales que quedan después del tratamiento concentran buena parte de lo que se ha retirado del agua, incluyendo metales pesados traza y una fracción significativa de los microplásticos que llegaron con el agua residual. Aplicar esos fangos al suelo agrícola como fertilizante, tratarlos térmicamente, o incinerarlos son las tres vías principales de gestión, y cada una exige límites regulatorios estrictos y un seguimiento continuo de su composición exacta. Cuanto más se contamina el agua en origen —vertidos industriales sin control, productos químicos domésticos tirados por el desagüe—, más difícil y más caro resulta cerrar de forma segura todo este ciclo.

Reutilizar con la calidad exacta que exige cada destino, ni más ni menos

El agua ya depurada puede reutilizarse para riego agrícola, limpieza urbana, ciertos procesos industriales, recarga controlada de acuíferos, o —con las barreras sanitarias más estrictas y menos frecuentes— consumo humano indirecto. Cada uno de esos destinos exige un nivel de tratamiento distinto, y no tiene sentido económico ni energético potabilizar cada litro de agua residual hasta un estándar que el uso final no requiere en absoluto. Tampoco es aceptable reutilizar agua sin las barreras sanitarias adecuadas para el destino elegido, aunque eso implique un coste de tratamiento mayor. La secuencia más sensata, en casi cualquier contexto, es: prevenir los vertidos contaminantes desde el origen, reducir el consumo de agua en primer lugar, depurar con fiabilidad demostrada, recuperar los recursos —biogás, fósforo, calor— que sea razonable recuperar, y elegir para cada destino final exactamente el nivel de calidad que ese uso concreto exige.

Reutilizar con la calidad adecuada, ni más ni menos

A favor de recuperar recursos: el biogás de los fangos, el fósforo recuperado y el agua ya tratada pueden convertirse en recursos reales, reduciendo el coste energético neto del ciclo completo.

A vigilar: airear el agua para el tratamiento biológico es, con diferencia, el mayor consumo eléctrico de una depuradora convencional; y los fangos concentran metales y microplásticos que exigen gestión y límites regulatorios estrictos.

No potabilices lo que no lo necesita. Riego, limpieza urbana, industria, recarga de acuíferos o consumo exigen niveles de tratamiento muy distintos — tratar cada litro al estándar más alto posible desperdicia energía sin ningún beneficio sanitario adicional.

La secuencia más sensata: prevenir vertidos en origen, reducir el consumo, depurar con fiabilidad demostrada, recuperar los recursos razonables, y elegir para cada destino exactamente la calidad que ese uso concreto exige.

Los números, con su origen

Entre 0,5 y 1,5 kWh por cada metro cúbico tratado

El consumo eléctrico de una depuradora municipal convencional se sitúa habitualmente entre 0,5 y 1,5 kWh por metro cúbico de agua residual tratada, aunque estudios detallados encuentran rangos algo más amplios, de 0,13 a 0,79 kWh/m³ en algunas configuraciones específicas, según la tecnología, el diseño de la planta y la calidad exigida al agua ya tratada. La aeración —inyectar aire para que los microorganismos del tratamiento biológico dispongan de oxígeno— representa por sí sola más del 60% de toda la energía consumida en una depuradora convencional, con diferencia el mayor consumidor individual de todo el proceso.

Fuentes: MDPI — Energy Consumption in Water/Wastewater Treatment Industry; Water & Wastewater — How Much Electricity Does A Wastewater Treatment Plant Use.

Hasta el 40% de la factura eléctrica de un municipio pequeño

En comunidades pequeñas, la depuradora municipal puede llegar a representar entre el 25% y el 40% de todo el presupuesto eléctrico del municipio — una cifra sorprendentemente alta para una sola instalación de infraestructura. A escala global, el conjunto de plantas de tratamiento de aguas residuales del mundo consume aproximadamente entre el 3% y el 4% de toda la electricidad generada en el planeta, mientras que en Estados Unidos específicamente representa en torno al 0,8% del consumo eléctrico total del país.

Fuentes: MDPI — Energy Consumption in Water/Wastewater Treatment Industry; Science the Earth — Electricity Use and Management in the Municipal Water Supply and Wastewater Industries.

Qué falta en esta tabla

Estas cifras describen el consumo eléctrico; no incluyen cuánta energía se recupera realmente en forma de biogás en las depuradoras que sí cuentan con digestión anaerobia de fangos — una cifra que varía enormemente según el tamaño y el diseño de cada instalación concreta, y que puede compensar una parte relevante, aunque casi nunca la totalidad, del consumo eléctrico de la propia planta.

Fuentes