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Innovación y economía circular en plantas de tratamiento de aguas residuales: retos y barreras.
El sistema de agua es parte de los sistemas ambientales, agrícolas, industriales y municipales. Saber cómo estos sistemas están conectados entre sí es fundamental para la identificación de oportunidades de economía circular que existen dentro del sistema de agua y otros sistemas asociados también.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) pueden ser una parte importante de la sostenibilidad circular debido a la integración de la producción de energía y la recuperación de recursos durante la producción de agua limpia [2, 3]. En un futuro próximo, las PTAR se convertirán en sistemas tecnológicos “ecológicamente sostenibles”. Actualmente, las necesidades globales de nutrientes y la recuperación de agua y energía de las aguas residuales dictan el desarrollo de la industria de las aguas residuales [4-6]. Esta figura de Cerahelix.com muestra el ciclo del agua en un modelo de economía circular:
Para enfrentar el desafío de reducir la contaminación de las aguas residuales avanzándonos al crecimiento de la población, los cambios en los procesos industriales y los desarrollos tecnológicos, la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA de los EE. UU.) creó un documento para hacer que la información sobre los avances recientes y las técnicas innovadoras sea disponible para todos [7]. El objetivo del documento es sencillo: proporcionar una guía para las personas que buscan información sobre tecnologías innovadoras y emergentes de tratamiento de aguas residuales. La guía enumera las nuevas tecnologías, evalúa sus méritos y costos y proporciona fuentes para una mayor investigación tecnológica. Este documento debe servir como una guía para los propietarios / empresas de servicios públicos de aguas residuales, operadores, planificadores y consultores.
En los siguientes apartados presentamos los recursos más importantes que se pueden obtener de las PTAR y las posibilidades para los emprendedores, a la vez que mostramos las fortalezas y debilidades de estos procesos.
3.1 Aplicación de biosólidos en los suelos
Los biosólidos (lodos de depuradora) están formados por compuestos valiosos para uso agrícola (materia orgánica, nitrógeno, fósforo, potasio y micronutrientes como calcio, azufre y magnesio) y contaminantes que incluyen metales pesados, compuestos orgánicos y patógenos. Si bien pueden ser un recurso valioso, deben usarse con precaución. A menudo contienen microorganismos que pueden transmitir enfermedades, contaminantes químicos u otras sustancias inestables.
Los biosólidos pueden enriquecer el suelo y complementar o reemplazar los fertilizantes comerciales. La aplicación de biosólidos a la tierra se lleva a cabo en varios sitios, incluidos terrenos agrícolas, bosques, sitios de recuperación de minas y otras tierras, parques y campos de golf. La aplicación de biosólidos a la tierra tiene efectos significativamente positivos sobre la fertilidad del suelo, lo que garantiza su uso de una manera más sostenible. Además de su alto valor nutricional, los biosólidos mejoran las propiedades del suelo (acondicionamiento del suelo) aumentando la materia orgánica del suelo, la agregación de partículas del suelo, la estructura y la porosidad del suelo y disminuyendo la densidad aparente.
La aplicación terrestre de lodos de depuradora se practica ampliamente en Europa y otros países [8]. El riesgo asociado con la aplicación de biosólidos al suelo depende del origen de las cargas contaminantes que ingresan a las plantas de tratamiento de aguas residuales (cargas municipales versus cargas industriales). Los principales problemas asociados con la eliminación de tales biosólidos son los problemas de salud y seguridad, el olor, las molestias y otras preocupaciones públicas. Además, las tasas excesivas de aplicación a la tierra pueden afectar negativamente la calidad del agua subterránea debido a la lixiviación de nutrientes. Por esta razón, la EPA de EE. UU. ha desarrollado una guía para aquellos profesionales de la aplicación de biosólidos a la tierra basada en los estándares federales para asegurar el uso o eliminación de lodos de aguas residuales. La intención de este programa federal es garantizar que los lodos de aguas residuales se utilicen o eliminen de una manera que proteja tanto la salud humana como el medio ambiente. La Parte 503 de las Normas para el uso o disposición de lodos de depuradora, establece los requisitos generales, los límites de contaminantes, las normas operativas y las prácticas de gestión, así como la frecuencia de los requisitos de seguimiento, mantenimiento de registros y presentación de informes, para los lodos de depuradora que se aplican a la tierra, que se colocan en un vertedero o en un incinerador de lodos de depuradora [9].
Tratamientos necesarios antes de la aplicación de biosólidos a los suelos
Para cumplir con las reglas propuestas por la legislación, los lodos de depuradora deben ser tratados en las PTAR (deshidratados y estabilizados) antes de la aplicación al suelo, ya sea en términos de fertilización del suelo o recuperación de tierras. Los procesos de tratamiento de biosólidos antes de su aplicación al suelo son la digestión anaeróbica o aeróbica, el compostaje, el secado y el tratamiento químico (mayoritariamente tratamiento alcalino).
- Digestión anaeróbica (en general): Es un proceso biológico natural en el que un gran número de bacterias anaeróbicas convierten la materia orgánica en metano y dióxido de carbono (una mezcla llamada biogás). Este proceso estabiliza la materia orgánica en los sólidos de las aguas residuales, reduce los patógenos y los olores, y reduce la cantidad total de sólidos / lodos al convertir partes de la fracción de sólidos volátiles (VS) en biogás.
- Digestión anaeróbica: El proceso se puede dividir en tres pasos separados, cada uno de los cuales es realizado por un grupo diferente de microorganismos:
- Hidrólisis, durante la cual las proteínas, celulosa, lípidos y otros compuestos orgánicos complejos se descomponen en moléculas más pequeñas y se vuelven solubles al utilizar agua para dividir los enlaces químicos de las sustancias.
- Fermentación de ácidos volátiles, durante la cual los productos de la hidrólisis se convierten en ácidos orgánicos a través de los procesos bioquímicos de acidogénesis (donde los monómeros se convierten en ácidos grasos) y acetogénesis (los ácidos grasos se convierten en ácido acético, dióxido de carbono e hidrógeno).
- Formación de metano, durante la cual los ácidos orgánicos producidos durante la fermentación se convierten en metano y dióxido de carbono.
- Compostaje. El compostaje de residuos de aguas residuales es un proceso aeróbico biotermal que descompone la porción orgánica del residuo en aproximadamente un 25 por ciento. Antes del compostaje, es necesario deshidratar el residuo. La deshidratación no solo reduce el volumen del excedente, sino que también disminuye la cantidad de humedad que se evaporará durante el calor generado por la descomposición de la porción orgánica del residuo, también lo estabiliza y transforma el exceso en biosólidos utilizables. El problema del compostaje de residuos crudos es el olor más intenso de los residuos con mayor porcentaje de materia orgánica. Se pueden utilizar varios métodos para controlar el olor. En general, el olor se controla agregando cal viva (CaO) para cambiar el pH de los residuos. Si el olor continúa siendo un problema, el simple procedimiento de extraer aire a través de las pilas de abono y descargar el aire en un biofiltro puede reducir aún más el olor.
- Secado. El tipo y la población de microorganismos varía durante el proceso de compostaje. Por lo tanto, es fundamental controlar el entorno de compostaje para que los microorganismos puedan prosperar. Los parámetros del entorno de compostaje incluyen la temperatura de la pila de compost, el contenido de humedad del compost, los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en la pila de compost y la disponibilidad de nutrientes que incluyen carbono, nitrógeno, fósforo y potasio para los microorganismos. Estos parámetros deben ser monitoreados ya que afectan la vitalidad de los microorganismos. El oxígeno se suministra a la pila de compost mediante la introducción de aire. La tasa de aire suministrado depende del contenido de humedad de la pila de compost. Cuanto mayor sea el contenido de humedad, se requiere una mayor tasa de aire. Se debe mantener un nivel mínimo de oxígeno, mientras que no se debe permitir que los niveles de dióxido de carbono excedan un nivel máximo.
Fuente: https://pixabay.com/images/search/sewage%20sludge%20composting/
3.2 Recuperación de Nutrientes
La recuperación de nutrientes es la práctica de recuperar nutrientes como el nitrógeno y el fósforo de los arroyos de agua usados que de otro modo serían descartados y convertirlos en un fertilizante ecológico para fines ecológicos y agrícolas. Este proceso ayuda a limpiar el efluente al eliminar estos nutrientes y, en última instancia, transformarlos en una materia prima eficiente y reutilizable. Con estos objetivos en mente, se han desarrollado diferentes procesos en la industria de las aguas residuales para recuperar de manera óptima estos nutrientes.
El proceso de recuperación de nutrientes ofrece a los municipios la oportunidad de generar ingresos al mismo tiempo que proporciona a las empresas agrícolas fósforo refinado y utilizable, un recurso natural cada vez más escaso. Además, permite que las entidades de aguas residuales sirvan como algo más que instalaciones de tratamiento, pero en última instancia como agentes de recuperación de recursos, transformando la percepción del tratamiento tradicional de aguas residuales. Por lo tanto, el reciclaje de nutrientes de las PTAR tiene un impacto positivo en el medio ambiente al reducir la demanda de fertilizantes fósiles convencionales y, en consecuencia, reducir el consumo de agua y energía.
La recuperación de nutrientes de las aguas residuales puede realizarse a partir de aguas residuales sin tratar, corrientes de aguas residuales semitratadas y lodos de depuradora (biosólidos) [10].
Actualmente, el fósforo (P) se recicla en las PTAR principalmente mediante métodos químicos como el proceso de cristalización de estruvita, por ejemplo, las tecnologías Pearl, NuReSys y AirPrex, que se han implementado a gran escala [11]. En la actualidad, en Europa se recuperan técnicamente más de 2000 Mg P / año [12]. Los principales problemas asociados con la cristalización de estruvita son los altos costos químicos y la formación involuntaria de estruvita que bloquea las válvulas, tuberías, bombas, etc. Aunque los altos costos de operación limitan la viabilidad económica de la recuperación de nutrientes, el sistema podría generar una amplia gama de otros beneficios. Por ejemplo, la recuperación de nutrientes de las aguas residuales podría reducir sustancialmente la producción de lodos y precipitados no deseados, por lo que los costos de eliminación relacionados con las sustancias inesperadas pueden controlarse mejor o incluso reducirse. Además, la recuperación de nutrientes de las aguas residuales podría mejorar la deshidratación de los lodos tratados y disminuir la velocidad de escalado, ambas cosas resultando en una mejora de la gestión de las aguas residuales [14]. Evidentemente, la recuperación de nutrientes también podría reducir la concentración de amonio y fosfato en el vertido generado por una planta de tratamiento de aguas residuales, lo que evita la eutrofización en los ambientes acuáticos. Sin embargo, tanto los beneficios ambientales como las regulaciones gubernamentales no servirían para desencadenar la recuperación de nutrientes si los incentivos económicos son insuficientes.
Nuevas tecnologías en Recuperación de Nutrientes
Esto puede crear nuevas oportunidades para emprendedores y empresas emergentes.
3.3 Agua reciclada
¿Por qué reutilizar las aguas residuales tratadas?
Solo el 2,5% del agua disponible en el planeta es agua dulce. Con el rápido aumento de la población mundial, la aceleración de la urbanización y el calentamiento global, este recurso se está volviendo escaso. La extracción excesiva de agua es una de las principales causas de la escasez de agua. Las principales presiones derivadas del consumo de agua se concentran en el riego y demanda doméstica, incluido el turismo. Usar aguas residuales tratadas como fuente alternativa de suministro de agua es actualmente algo reconocido por las estrategias de sostenibilidad internacionales, europeas y nacionales. El Objetivo de Desarrollo Sostenible de la ONU sobre el Agua (ODS 6) apunta específicamente a un aumento sustancial del reciclaje y la reutilización global segura para 2030. La reutilización del agua es una prioridad principal en el Plan de Implementación Estratégico de la Asociación Europea de Innovación sobre el Agua, y la maximización de la reutilización del agua es un objetivo fijado en la Comunicación «Plan para salvaguardar los recursos hídricos de Europa». La reutilización de aguas residuales tratadas puede proporcionar importantes beneficios ambientales, sociales y económicos. Según el Blueprint, la reutilización del agua puede mejorar el estado del medio ambiente tanto cuantitativa como cualitativamente, aliviando la presión sustituyendo la extracción. En comparación con las fuentes alternativas de suministro de agua, como la desalinización o la transferencia de agua, la reutilización del agua a menudo requiere menores costos de inversión y energía, lo que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero.
La reutilización del agua beneficia al sector del agua en general, que es un componente clave del panorama ecoindustrial de la UE. La reutilización del agua tiene un potencial significativo en términos de creación de empleos verdes en la industria relacionada con el agua, y se estima que un aumento del 1% de la tasa de crecimiento en la industria del agua de la UE podría crear hasta 20 000 nuevos puestos de trabajo [18]. Actualmente, la cantidad de aguas residuales urbanas tratadas que se reutilizan anualmente representa aproximadamente el 2,4% de los efluentes de aguas residuales urbanas tratadas y menos del 0,5% de las extracciones anuales de agua dulce de la UE. Pero el potencial de la UE es mucho mayor, estimado en seis veces el volumen actual. Tanto los Estados miembros del sur como España, Italia, Grecia, Malta y Chipre como los Estados miembros del norte como Bélgica y Alemania ya han puesto en marcha numerosas iniciativas relativas a la reutilización del agua para riego, usos industriales y recarga de acuíferos. Chipre y Malta ya reutilizan más del 90% y el 60% de sus aguas residuales respectivamente, mientras que Grecia, Italia y España reutilizan entre el 5 y el 12% de sus efluentes, lo que indica claramente un potencial para una mayor absorción.
La reutilización de aguas residuales tratadas de PTAR para agricultura y riego de tierras, fines industriales, descarga de inodoros y reposición de aguas subterráneas es un elemento clave de la estrategia actualmente implementada centrada en liberar agua dulce para uso doméstico, mejorar la calidad de los efluentes de las PTAR y, en consecuencia, una mayor calidad de las aguas fluviales utilizadas para la extracción de agua potable [19]. El uso de aguas residuales tratadas para riego en la agricultura se conoce desde hace muchos años y puede proporcionar suministro de agua para reemplazar la demanda agrícola y reducir el estrés hídrico local. Además, los nutrientes contenidos en las aguas residuales reducen la necesidad de aplicación de fertilizantes comerciales. Se recomienda utilizar el efluente del tratamiento secundario para el riego de cultivos no alimentarios mientras que el efluente del tratamiento terciario para el riego de cultivos alimentarios.
La reutilización de aguas residuales urbanas puede ser planificada (directa o indirecta) o no planificada, lo que en su mayoría está relacionado con usos no potables, sin embargo, existen casos de reutilización potable no planificada. La reutilización del agua urbana se refiere principalmente al riego residencial y al uso comercial para protección contra incendios, lavado de coches, descarga de inodoros, etc. Los principales problemas asociados con la reutilización urbana son: riesgos para la salud humana y alto costo de los sistemas duales para el suministro de agua reciclada [20]. En la reutilización potable indirecta, el efluente de la PTAR de alta calidad se descarga directamente en las fuentes de agua subterránea o superficial con la intención de aumentar los suministros de agua potable. Otra solución puede ser la reutilización potable directa (tubería a tubería) mediante la introducción directa de aguas residuales tratadas en un sistema de distribución de agua [21].
Aun así, la reutilización potable directa aumenta considerablemente los costos operativos debido a los requisitos muy altos de calidad del efluente. La falta de aceptación social también es importante.
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Agua recuperada para procesos industriales
Dependiendo de los requisitos de calidad del agua, las limitaciones de espacio y las consideraciones presupuestarias, se encuentran disponibles varios métodos para reciclar o reutilizar el agua industrial. Los beneficios pueden incluir la reducción de los costos de agua dulce, los flujos de aguas residuales y el tamaño de la huella hídrica. La eficiencia operativa y la sostenibilidad también se pueden aumentar junto con la capacidad de producción mejorada debido al aumento de agua limpia disponible.
Tecnologías
Desde la perspectiva del tratamiento de aguas residuales, la microfiltración (MF), la ultrafiltración (UF), la nanofiltración (NF) y la ósmosis inversa (RO) son las técnicas de separación por membranas más comunes aplicadas en las industrias. La ósmosis directa (FO) también se ha introducido recientemente como una técnica de membrana avanzada para el tratamiento de aguas residuales. Una gama de otras tecnologías avanzadas de purificación de agua, que incluyen carbón activado, intercambio iónico, desionización, electrodesionización, UV (ultravioleta), desinfección con ozono y dosificación química, se utilizan para aplicaciones industriales.
En el tratamiento de aguas residuales, la tecnología de membranas ha sido reconocida como la tecnología clave para la separación de contaminantes de fuentes contaminadas [22]. Las membranas son barreras selectivas que separan dos fases diferentes, permitiendo el paso de ciertos componentes y la retención de otros. El agente que inicia los procesos de la membrana puede ser un gradiente de presión y un potencial químico o eléctrico a través de la membrana. Los procesos de membrana dependen de una separación física, generalmente sin cambio de fase y sin adición de productos químicos en la corriente de alimentación, por lo que se destacan como una técnica de tratamiento de aguas residuales alternativa a los procesos convencionales (es decir, destilación, precipitación, coagulación / floculación, adsorción por carbón activo, iones intercambio, tratamiento biológico, etc.) [22, 23]. El bajo consumo de energía, la reducción del número de pasos de procesamiento, una mayor eficiencia de separación y una mayor calidad del producto final son las principales ventajas de estos procesos [22-24]. Sin embargo, la limitada resistencia química, mecánica y térmica de las membranas restringe su aplicación. Se han realizado grandes esfuerzos para mejorar tanto el flujo como la selectividad de las membranas. Además, algunos investigadores se han centrado en controlar el ensuciamiento de las membranas, que es el problema más importante en la aplicación de membranas en el tratamiento de aguas residuales. Como resultado, el rendimiento ha aumentado significativamente y los mercados comerciales de membranas se han expandido durante los últimos años.
El éxito de las operaciones de membrana en el tratamiento de aguas residuales se atribuye a la compatibilidad entre diferentes operaciones en sistemas integrados. El tratamiento de aguas residuales mediante sistemas integrados sugiere hoy en día reducir los efectos nocivos para el medio ambiente, disminuir el consumo de agua subterránea y energía, y recuperar compuestos valiosos como subproducto. El biorreactor de membrana (MBR), que combina la filtración por membrana con el tratamiento biológico, es reconocido como uno de los sistemas de membranas híbridas más exitosos en el tratamiento de aguas residuales.
Las operaciones de membrana impulsadas por presión, MBR, así como una combinación de operaciones de membrana en sistemas híbridos en el tratamiento de aguas residuales se utilizan en diversas industrias.
Agua recuperada para riego
La agricultura es, con mucho, el mayor consumidor mundial de agua. El riego de las tierras agrícolas representó el 70% del agua utilizada en todo el mundo. En varios países en desarrollo, el riego representa hasta el 95% de todos los usos del agua y desempeña un papel importante en la producción de alimentos y la seguridad alimentaria. Las futuras estrategias de desarrollo agrícola de la mayoría de estos países dependen de la posibilidad de mantener, mejorar y expandir la agricultura de regadío.
La reutilización del agua se practica de forma habitual y satisfactoria en varios Estados miembros de la UE, así como en, por ejemplo, Israel, California, Australia y Singapur. Sin embargo, esta práctica se ha llevado a cabo hasta ahora por debajo de su potencial en la UE. El conocimiento limitado de los beneficios potenciales entre las partes interesadas y el público en general, y la falta de un marco coherente y de apoyo para la reutilización del agua se identificaron como dos barreras principales que impiden una difusión más amplia de esta práctica en la UE. Por estos motivos, la Comisión propuso en 2018 un reglamento para impulsar la reutilización del agua cuando sea rentable y segura para la salud y el medio ambiente.
El nuevo Reglamento sobre requisitos mínimos para la reutilización del agua para el riego agrícola ha entrado en vigor recientemente y se espera que estimule y facilite la reutilización del agua en la UE [25]. La Comisión también ha preparado diferentes documentos clave que se pueden encontrar en ec.Europa.eu [18].
Los patógenos potenciales deben eliminarse de las aguas residuales. Cuando los organismos patógenos no se procesan específicamente durante el tratamiento, se debe evaluar cuidadosamente el uso de aguas residuales tratadas. Diferentes parámetros afectan la eliminación eficiente de microorganismos patógenos e indicadores [26]. La evaluación de tecnologías para la eliminación de patógenos se basa principalmente en indicadores de contaminación fecal, como coliformes totales, coliformes termo tolerantes o Escherichia coli. El cloro, los rayos ultravioletas (UV), el ozono, los estanques de maduración, la CW, la filtración por membranas, la filtración en lecho profundo y los métodos electroquímicos son técnicas que se utilizan para la desinfección [26]. Cuando se trata del uso de oxidantes para la desinfección, hipoclorito de sodio (NaClO) y ozono, se pueden encontrar varios ejemplos de prácticas en la literatura relacionada con los sistemas de recuperación para riego. Varias directrices recomiendan el tratamiento ultravioleta como la mejor tecnología disponible para la desinfección de agua regenerada que no está asociada con costos excesivos, en particular para aplicaciones de reutilización de contacto de alto a medio [26]. Con respecto al tratamiento biológico, los estanques de maduración se consideran la mejor práctica de varias directrices, incluida la OMS, [27]. Este método tiene algunas ventajas y desventajas. Puede encontrar más información en TheWaterTreatments.com [28]
Como alternativa a la filtración en lecho y al tratamiento químico, la filtración por membranas es una tecnología que a menudo se considera eficaz para eliminar patógenos de las aguas residuales utilizadas en el riego. Los resultados indican que es posible una reducción completa de los virus con una membrana de ultrafiltración (UF), lo que significa que podría omitirse un proceso de desinfección química [27].
Los químicos disruptores endocrinos (EDC) han recibido una mayor atención en los últimos años debido a sus efectos nocivos en humanos y animales. La presencia de EDC en el agua de riego y los suelos agrícolas puede provocar la contaminación de los productos agrícolas, lo que representa un riesgo para la salud humana. Las nuevas tecnologías para eliminar los EDC de las aguas residuales suponen nuevas oportunidades para los empresarios y las empresas emergentes.
Fuente: https://pixabay.com/images/search/agriculture%20water/?pagi=2
3.4 Recuperación de energía
La recuperación de energía en las plantas de tratamiento de aguas residuales representa una palanca política importante para la sostenibilidad, ya que puede reducir significativamente la huella de carbono del tratamiento de aguas residuales. El tratamiento de aguas residuales requiere un consumo energético considerable. Un análisis de la energía química y térmica contenida en las aguas residuales revela que hay hasta 14 veces más energía de la necesaria para el tratamiento. Aunque gran parte de esto es calor de bajo grado, en teoría debería ser posible lograr una energía positiva en las plantas de tratamiento.
En las PTAR, la recuperación de energía se puede realizar a través de [29-30]:
- Producción de biogás. En un digestor por digestión anaeróbica (DA) se genera biogás, que es la principal fuente de energía en las PTAR. El biogás se puede utilizar para calefacción y / o generación de electricidad. La mejora de la eficiencia de la DA es una práctica común para aumentar la autosuficiencia energética de las PTAR.
- Bombas de calor en efluentes de plantas de tratamiento, y
- Recuperación de energía de varias corrientes de alta temperatura mediante intercambiador de calor
Las optimizaciones de la DA incluyen diferentes métodos de pretratamiento de lodos de depuradora con el objetivo de una mayor biodegradabilidad de los lodos. Actualmente las tecnologías más comunes disponibles en el mercado son los pretratamientos mecánicos y térmicos. Las tecnologías de hidrólisis térmica (THP) como Cambi, Biothelys, Exelys son las tecnologías más comunes que se utilizan para mejorar la digestión anaeróbica en las PTAR. La primera PTAR de América del Norte (Washington, DC, EE. UU.) Que utilizó la tecnología Cambi experimentó un aumento del 50% en la producción de biogás. La codigestión de lodos de depuradora con otros residuos biodegradables es otra opción, que proporciona una serie de beneficios económicos y medioambientales. La codigestión de residuos orgánicos en combinación con lodos de depuradora no solo permite que las PTAR sean energéticamente neutras, sino que también reduce el coste de la gestión de residuos orgánicos municipales e industriales. Por ejemplo, la codigestión de lodos de depuradora con seis co-sustratos diferentes se ha implementado en Mossberg (Alemania) durante 10 años. La producción de calor y energía en la PTAR Mossberg es significativamente mayor que la demanda interna de la PTAR. El exceso de energía se alimenta a la red, mientras que el exceso de calor se utiliza para secar los lodos deshidratados de otras PTAR.
Las tecnologías más utilizadas por las plantas de tratamiento de aguas residuales autosuficientes existentes son las tecnologías de “energía y calor combinados (CHP)”, que generan electricidad y calor a partir de biogás al mismo tiempo. Las fuentes de calor fiables y económicas para su uso en bombas de calor (HP) son los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales [31]. El calor de los HP se puede utilizar para calentar y enfriar los edificios residenciales, sociales y administrativos de la planta y / o la infraestructura vecina.
En la ciudad danesa de Odense, una planta de tratamiento suministra calor y energía eléctrica a una población de casi 400.000 habitantes y ha logrado una positividad energética del 150 por ciento, generando así electricidad y calor para la red local. La transformación fue posible gracias a un análisis cuidadoso de los datos operativos históricos que identificaron una serie de opciones de optimización energética, muchas de las cuales se implementaron con modificaciones en las estrategias operativas en lugar de actualizaciones significativas de equipos. Desde que se realizaron los cambios iniciales, se implementaron una serie de mejoras en las instalaciones para lograr un 200% de positividad energética. Las intervenciones técnicas se basaron en la adopción de una mentalidad muy clara de «neutralidad de carbono» en toda la organización, que a su vez condujo al desarrollo y al compromiso con un objetivo medioambiental corporativo muy agresivo [32].
