El tratamiento de aguas residuales, una columna vertebral poco glamorosa de la vida urbana, podría ofrecer una forma rentable de combatir el cambio climático al eliminar los gases de efecto invernadero de la atmósfera.

En un artículo que analiza varios enfoques técnicos posibles en la revista Sostenibilidad de la naturaleza el 18 de diciembre 2018, Los investigadores de la Universidad de Princeton concluyeron que las plantas de alcantarillado que sirven a los municipios de todo el mundo ofrecen una opción importante para capturar dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. Aunque advirtió que se necesita investigación y desarrollo antes de poder implementar los sistemas, el equipo identificó varios caminos potencialmente viables para usar las aguas residuales como sumidero de carbono, es decir, las plantas de alcantarillado podrían limpiar la atmósfera como limpian el agua.

"La industria del agua podría desempeñar un papel importante en la lucha contra el cambio climático, "dijo el autor principal Jason Ren, profesor de ingeniería civil y medioambiental y del Centro Andlinger de Energía y Medio Ambiente. "Es una idea muy emocionante porque la gente siempre piensa en la energía o el transporte, pero el agua no se ha considerado un factor importante en la reducción de carbono ".

Las plantas de alcantarillado son operaciones industriales masivas que utilizan una variedad de técnicas para eliminar los contaminantes antes de que las aguas residuales regresen al medio ambiente. Aunque la mayoría de la gente nunca piensa en los sistemas, el volumen de agua es asombroso. Nueva York, por ejemplo, opera 14 plantas de alcantarillado y procesa 1.300 millones de galones de agua al día (suficiente para llenar unos 22, 000 piscinas olímpicas.)

En los años pasados, Los investigadores han propuesto métodos para utilizar esas aguas residuales para capturar suficiente carbono para compensar la cantidad generada para alimentar el equipo pesado que se utiliza para hacer funcionar las plantas de alcantarillado. Descubrieron que algunas técnicas no solo permitirían a las plantas equilibrar sus propias emisiones (la limpieza del agua requiere un uso considerable de energía), también podían absorber el carbono adicional que los operadores bombeaban a las aguas residuales a medida que pasaban por las plantas.

"Si lo considera un recurso, podría convertir parte del material de desecho, incluido el CO2, en productos, "Dijo Ren." De hecho, podrías ganar dinero ".

Generalmente, los operadores utilizarían tuberías para bombear gas de dióxido de carbono al agua de alcantarillado de las plantas. Luego usarían una variedad de técnicas para convertir el gas en minerales de carbonato, biocombustibles o un fertilizante a base de lodo llamado biochar.

Los investigadores revisaron una variedad de técnicas que incluyen:

Captura de carbono electrolítico microbiano

Esta técnica utiliza una combinación de bacterias y una carga eléctrica baja para cambiar la alcalinidad del agua y, con la adición de silicatos, convertir el dióxido de carbono en carbonato sólido y bicarbonato. Además de los sólidos, que puede ser utilizado por la industria, el proceso crea grandes cantidades de gas hidrógeno. Los investigadores señalaron que esta técnica se utiliza actualmente en el laboratorio y se necesita trabajo adicional para demostrar si es económica y aplicable a nivel industrial.

Electrosíntesis microbiana

La electrosíntesis microbiana es similar a la técnica electrolítica microbiana excepto que el proceso se basa en bacterias para capturar directamente el dióxido de carbono y convertirlo en otros compuestos orgánicos como el etanol o el ácido fórmico. Los investigadores notaron que la tecnología es prometedora, pero se necesitan avances importantes para desarrollar completamente el proceso.

Cultivo de microalgas

El cultivo de microalgas podría utilizarse como complemento de otros procesos. Las algas y las bacterias utilizan el dióxido de carbono, nitrógeno y fósforo en las aguas residuales para crecer. Los operadores luego cosechan las algas, que se puede utilizar como pienso para animales, para el tratamiento del suelo o en la producción de biocombustibles. Los investigadores dijeron que se está avanzando en la identificación de las mejores comunidades microbianas locales, biorreactores pequeños e intensivos, y técnicas eficientes para separar sólidos y líquidos.

Producción de biocarbón

Este método convierte los lodos de las aguas residuales y las microalgas en material que mejora la capacidad del suelo para retener agua y nutrientes. La técnica, que elimina los patógenos, suele ser autosuficiente en términos de energía, aunque la mayor parte del biocarbón se hace ahora a partir de plantas secas. Los investigadores dijeron que el uso de lodos de aguas residuales para producir biocarbón puede requerir más energía o pasos adicionales para tener en cuenta el contenido de agua adicional.

Ren dijo que en muchos lugares, Las plantas de alcantarillado ya están ubicadas cerca de instalaciones industriales que emiten grandes cantidades de dióxido de carbono, como las plantas de energía, cementeras y refinerías. Dijo que el uso de los sistemas de alcantarillado para capturar el carbono podría proporcionar un retorno económico para estas empresas en forma de créditos de carbono. También dijo que la técnica podría ser utilizada por industrias que ya tienen sus propios sistemas de tratamiento de aguas residuales, como los productores de petróleo y gas. cerveceros, y destiladores. Al analizar los posibles beneficios ambientales y económicos de dicha operación, descubrieron que se podían capturar y utilizar millones de toneladas de CO2, mientras que se podrían generar miles de millones de dólares en ingresos tanto en EE. UU. como en China, los dos mayores emisores de CO2 del mundo.

Los investigadores advirtieron que, si bien muchas técnicas son prometedoras, "el concepto está todavía en su infancia". Dijeron que el uso completo de la tecnología requerirá el trabajo no solo de los científicos, sino también reguladores, inversores e industria.

Jerald Schnoor, profesor de ingeniería en la Universidad de Iowa, dijo que los líderes nacionales deberían considerar el tratamiento de aguas residuales como parte de los esfuerzos para disminuir la huella de carbono del país en las próximas décadas.

"El tratamiento de aguas residuales es uno de los mayores usuarios de energía y emisores de gases de efecto invernadero de una hoja de cálculo municipal, "dijo Schnoor, que no participó en esta investigación. "Existen tecnologías a escala piloto para lograr cero huellas de carbono y energía, pero no se ha demostrado que sean escalables o rentables en el momento actual. Ahora que el país se embarca en iniciativas de 'infraestructura verde', como se discutirá en el nuevo Congreso, esto debería ser una alta prioridad ".