Un sistema desarrollado por la empresa derivada de EPFL, TreaTech, puede convertir los lodos de las plantas de tratamiento de aguas residuales en sales minerales, que podrían utilizarse en fertilizantes, por ejemplo, y biogás. La investigación de la firma está siendo financiada por varias entidades del sector público y privado, y ahora se está construyendo una planta piloto a gran escala. Está previsto que el sistema se instale en una planta de tratamiento de aguas residuales en 2022.

Las plantas de tratamiento de aguas residuales producen un efluente comúnmente conocido como lodo. Los operadores de la planta anteriormente eliminaban este lodo directamente como fertilizante, pero eso fue ilegalizado en Suiza hace poco más de diez años debido a la creciente concentración de contaminantes que se encuentran en los efluentes. Como resultado, el lodo generalmente se seca en tortas y se quema, llevando consigo miles de toneladas de fósforo cada año. Eso es importante porque el fósforo es un compuesto esencial en varios procesos biológicos, incluida la fotosíntesis, pero hasta ahora no existía un método viable para reciclar el fósforo en las corrientes de efluentes. Los ingenieros del Laboratorio de Procesamiento Sostenible y Catalítico de la EPFL han diseñado un sistema capaz de recuperar el fósforo, cuyo mercado se estima en 33 000 millones de francos suizos. El sistema fue desarrollado por TreaTech, una empresa surgida del laboratorio. El sistema de TreaTech también puede producir biogás a partir del efluente gracias a la tecnología, llamada gasificación térmica, desarrollado en el Instituto Paul Scherrer.

Para reducir los costos de transporte, el lodo, que es un 95 por ciento de agua, se deshidrata primero en las plantas de aguas residuales, requiriendo a su vez una gran cantidad de energía que tiene un costo propio. A continuación, el residuo se incinera en otro lugar. "Nuestro sistema puede recuperar los lodos directamente de las plantas de tratamiento de aguas residuales sin necesidad de ningún secado u otro procesamiento preliminar, "dice Frédéric Juillard, CEO de TreaTech. En su sistema, la corriente de efluente se alimenta a alta presión, separador de alta temperatura (> 22,1 MPa y 400 ° C) donde el fluido entra en un estado supercrítico (es decir, entre líquido y gas). Eso reduce drásticamente la solubilidad del fósforo y las sales minerales en el fluido, haciendo que cristalicen en sólidos que se pueden recuperar fácilmente. "Se puede recuperar más del 90 por ciento del fósforo, "subraya el CEO.

Convertir casi el 100 por ciento de la materia orgánica en biogás

Algunas plantas de tratamiento de aguas residuales ya cuentan con sistemas para reciclar lodos en biogás. "Pero los biodigestores que utilizan actualmente pueden convertir solo entre el 40 y el 50 por ciento de la materia orgánica, "dice Gaël Peng, cofundador y CTO de TreaTech. El digestato restante se seca y se transporta a instalaciones de incineración. Eso genera costos sustanciales y requiere mucha energía. "El procesamiento y la eliminación de lodos representan alrededor del 40 por ciento de los costos operativos totales de una planta de tratamiento de aguas residuales, ", añade Peng. Por tanto, Juillard quería incorporar tecnología para generar biogás en su sistema, con el fin de ayudar a los operadores de la planta a reducir los costos y aumentar las tasas de conversión.

Pasó varios meses estudiando diferentes tecnologías que se están desarrollando en todo el mundo, pero encontró la solución a menos de 200 km de EPFL, en el Instituto Paul Scherrer. Los científicos estaban trabajando en un nuevo tipo de reactor que usa rutenio como catalizador y que puede lograr una tasa de conversión de casi el 100 por ciento en biogás que puede usarse para producir calor o electricidad. o incluso como biocombustible. El agua resultante carece de toxicidad y se puede bombear directamente a los sistemas de agua municipales.

Y lo que es más, La tecnología de los científicos también ahorra una cantidad considerable de tiempo:sus reactores pueden convertir el lodo en biogás en solo 20 minutos. mientras que los biodigestores existentes necesitan alrededor de 30 días. Eso también puede ahorrar espacio en las plantas de tratamiento de aguas residuales y no deja residuos.

Ensayos a gran escala

La investigación de TreaTech cuenta con el apoyo del Instituto Paul Scherrer y de la Oficina Federal de Energía de Suiza. La empresa ha probado con éxito un prototipo y ahora está construyendo una versión a gran escala. Planea instalar su sistema en una planta de tratamiento de aguas residuales en 2022, justo a tiempo para ayudar a los operadores de la planta a cumplir con las nuevas regulaciones de reciclaje de fósforo que podrían entrar en vigencia en Suiza en 2026. Al exigir a las empresas que reciclen fósforo, el gobierno suizo espera evitar los costos y los riesgos ambientales de importar el químico.

Ahora que TreaTech ha probado con éxito su prototipo, está construyendo una planta piloto 100 veces mayor y que puede tratar 100 kg / h de lodos. La investigación de la empresa cuenta con el apoyo de la Oficina Federal Suiza de Energía y obtuvo 4,4 millones de francos suizos en financiación de una asociación público-privada. La planta piloto debería estar terminada a finales de año, y está programado que el sistema se instale en una planta de tratamiento de aguas residuales en 2022, con capacidad para procesar 3 toneladas métricas de lodos por hora.

El siguiente paso será adaptar el sistema para su uso en otras aplicaciones, como para el tratamiento de aguas residuales industriales, aguas residuales de plantas desaladoras o residuos de biomasa.