El tratamiento de aguas residuales municipales en Europa consume el equivalente energético de unas dos centrales eléctricas al año, pero en realidad podría generar la energía de 12. El proyecto POWERSTEP, financiado con fondos europeos, demuestra cómo hacer que esto sea más que una quimera.

Si bien gran parte de la industria europea de tratamiento de aguas residuales, con eficiencias energéticas incrementales, busca lograr la neutralidad energética, donde el tratamiento genera la misma cantidad de energía que consume, las investigaciones indican que el nivel de ambición podría ser mucho mayor.

Los estudios apuntan al hecho de que el procesamiento de aguas residuales en plantas de tratamiento ya podría ofrecer una nueva fuente de energía renovable, sin comprometer el rendimiento. De hecho, Se ha calculado que la energía química potencial contenida en las aguas residuales municipales europeas es de aproximadamente 87 500 GWh por año.

El proyecto financiado con fondos europeos POWERSTEP (demostración a gran escala de conceptos de plantas de tratamiento de aguas residuales con energía positiva hacia la penetración en el mercado) se propuso mostrar cómo es posible lograr plantas de tratamiento de aguas residuales con energía positiva sin ninguna otra fuente de energía renovable externa. utilizando únicamente el poder del lodo.

El concepto general de POWERSTEP podría lograrse, aprovechando las lecciones de seis estudios de casos a gran escala, repartidos en cuatro países, de cada paso esencial del proceso. Beneficiándose de la participación de socios de la industria, el proyecto pudo pasar a demostraciones a gran escala, allanando el camino para una rápida implementación en el mercado y respaldando los planes comerciales de los proveedores de tecnología participantes.

Integrando tecnologías

POWERSTEP se creó para integrar las diversas evaluaciones de tecnología individuales desarrolladas en los estudios de caso anteriores al proyecto. Esto permitió a los investigadores agilizar procesos completos como el modelado y diseño de esquemas de tratamiento, gestión global de la energía y el calor, Impresión de pie de carbono y opciones de diseño integradas.

La primera etapa clave del concepto de planta de tratamiento de aguas residuales POWERSTEP para permitir la neutralidad energética, o incluso positividad energética, es la extracción de carbono. La extracción de lodos ricos en carbono (con una tasa de extracción posible del 80 por ciento utilizando la tecnología POWERSTEP) permite un fuerte aumento en la producción de biogás.

En términos de métodos de tratamiento mejorados con este fin, el equipo investigó la extracción mejorada de carbono (prefiltración), procesos innovadores de eliminación de nitrógeno (como control avanzado, desammonificación de la corriente principal, reactor de lenteja de agua), conversión de energía a gas (actualizaciones de biogás) con un enfoque de red inteligente, conceptos de calor a energía (recuperación termoeléctrica en unidades combinadas de calor y energía, ciclo rankine de vapor, conceptos de almacenamiento de calor) y tratamiento innovador del agua de proceso (nitritación, decapado de amoniaco de la membrana).

Como explica el Dr. Christian Loderer, "En toda la UE, El autoabastecimiento de energía de las aguas residuales, es decir, la producción de biogás para la producción de electricidad, se encuentra en niveles muy diferentes. En algunos países como los Países Bajos y Alemania, el autoabastecimiento es alto pero no alcanza la neutralidad energética del 100 por ciento (excepto en muy pocos casos). Otros paises, especialmente en Europa del Este, tienen un autoabastecimiento muy bajo, perdiendo entre el 50 y el 80 por ciento del potencial energético de sus aguas residuales ".

Esto pone de relieve el hecho de que hay una serie de barreras que superar. Una es que el biogás procedente del tratamiento del agua todavía no se acepta como energía renovable de calidad. en comparación con el biogás de cultivos energéticos. Esto es a pesar de los efectos secundarios negativos del biogás de cultivos como la creación de monocultivos de maíz, aplicación excesiva de fertilizantes y liberación de nutrientes al medio acuático. En cambio, el biogás de los lodos de depuradora no tiene estos efectos secundarios negativos.

Contribuyendo a la economía circular

POWERSTEP, con sus ejemplos prácticos de cómo producir mejor energía renovable a partir de aguas residuales, contribuye significativamente a los esfuerzos de la UE para la transición a la economía circular, guiados por ambiciones de sostenibilidad en toda la sociedad, la economía y el medio ambiente. Este hecho fue subrayado recientemente por el Director General de la DG Energía de la Comisión Europea, Dominique Ristori, quien describió POWERSTEP como, "Muy bien situado a la hora de considerar las prioridades de la Unión de la Energía".

Es más, con un costo de electricidad para operar plantas de tratamiento de alrededor de 2000 millones de euros al año, los ahorros podrían ser pronunciados. El Dr. Loderer sostiene que si los municipios siguieran el enfoque POWERSTEP, Los ciudadanos de la UE también se beneficiarían directamente con la reducción de las facturas de energía.

"El tratamiento de aguas residuales energéticamente neutro ya no es ilusorio, Hemos demostrado que ahora es absolutamente posible con tecnologías de vanguardia disponibles comercialmente, "como dice el Dr. Loderer. Y con la planta de tratamiento de aguas residuales de Altenrhein en Suiza ahora equipada con una unidad de recuperación de nitrógeno a gran escala, que había sido estudiado en detalle por el socio de POWERSTEP EAWAG, el impulso está literalmente construyendo.

Mirando hacia el futuro, el Dr. Loderer agrega que, "Tratamiento de energía positiva, hasta 140-170 por ciento, también es posible, pero aún requiere más trabajo en la confiabilidad de la tecnología y la viabilidad económica, para que se implementen sistemas a gran escala ".

En el plazo inmediato, como prueba de concepto que muestra que la tecnología funciona tanto para pequeña como para gran escala, el equipo está en conversaciones con socios industriales clave del proyecto sobre cómo establecer una red de pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales que implementarán parcialmente los enfoques POWERSTEP.