Los sistemas de tratamiento de aguas residuales que combinan configuraciones convencionales con una tecnología relativamente nueva podrían obtener una serie de beneficios:plantas de menor tamaño, Se eliminan los costos de energía más bajos y la contaminación por nitrógeno.

Investigadores de la Universidad de Michigan han demostrado cómo la utilización de un "reactor de biopelícula aireado por membrana" (MABR) en una configuración híbrida con tecnologías tradicionales puede potenciar el tratamiento. Los biorreactores son los contenedores en las plantas de tratamiento donde las bacterias descomponen el material orgánico en los flujos de desechos producidos en hogares y negocios.

Con un MABR como parte del sistema, puede significar operar a un tercio del costo, un tercio del tamaño y con una mayor capacidad que la tecnología tradicional para eliminar el nitrógeno del efluente, el agua tratada que las plantas envían a los ríos y arroyos. Reducir los niveles de nitrógeno en el efluente de una planta puede disminuir la contaminación de las vías fluviales locales y el agua potable. y ayudar a detener el crecimiento de algas nocivas.

"Estamos uniendo MABR con tecnología de tratamiento convencional, aprovechando los puntos fuertes de cada uno, "dijo Glen Daigger, profesor de ingeniería civil y ambiental de la U-M. "Nuestro trabajo de modelado demuestra la viabilidad de un enfoque híbrido y cuantifica los beneficios. Ayudará a sentar las bases para una adopción mucho más amplia de la tecnología MABR".

La investigación de Daigger aparece esta semana en Ciencia y Tecnología del Agua .

La tecnología subyacente a los MABR existe desde hace más de dos décadas, pero la comercialización comenzó en los últimos cinco a seis años.

Este mayor rendimiento y eficiencia se debe principalmente al hecho de que los MABR no necesitan la misma cantidad de espacio que los biorreactores de aguas residuales tradicionales. La mayor parte del espacio en esos reactores se usa para contener las bacterias que descomponen los desechos humanos y los restos de comida.

Esas bacterias necesitan oxígeno para sobrevivir. y la diferencia clave entre un MABR y un reactor convencional es cómo se suministra ese oxígeno en el tanque. Un biorreactor tradicional utiliza difusores de burbujas en el fondo del tanque para liberar y empujar las burbujas de oxígeno hacia arriba. pero es un medio de entrega ineficaz.

Un MABR se basa en la "aireación sin burbujas". Delgada, Las membranas en forma de tubo están recubiertas de bacterias en forma de biopelícula. El oxígeno se envía a través de las membranas, y pasa directamente a las bacterias del biofilm. Esa transferencia directa reduce significativamente la cantidad de energía que requiere el proceso y permite que el biorreactor sea mucho más pequeño.

Con el enfoque híbrido MABR, se necesita menos materia orgánica para la eliminación de nitrógeno, de modo que haya más disponible para la conversión en biogás que pueda utilizarse para la producción de energía.

"Este enfoque híbrido dirigirá más materia orgánica que ingresa a la planta al digestor, donde su descomposición puede generar más biogás, que se puede utilizar como fuente de energía, "Dijo Daigger.

El plan del reactor híbrido ideado en la U-M se someterá a una prueba en el mundo real en los próximos meses con una versión a escala de demostración ubicada en Nanjing. China con su socio Nanjing Zhidao Water Technology Co., Ltd. Si tiene éxito, los investigadores llevarán el sistema a la planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Ann Arbor.

"Ahora, MABR se encuentra en un importante punto de inflexión en el proceso de desarrollo tecnológico, "dijo Avery Carlson, un estudiante de posgrado asistente de investigación en el departamento de ingeniería civil y ambiental de la UM. "Nuestro objetivo es desentrañar algunas de las interacciones biológicas en una pequeña unidad de tratamiento aquí en Ann Arbor para facilitar la adopción de tecnología a mayor escala y en escenarios con alto impacto inmediato en otros lugares, como la planta piloto en China.

"Por último, Creemos que los diseños híbridos de MABR contribuirán en gran medida a optimizar el tratamiento en las plantas existentes, mientras se sientan las bases para la captura de recursos, Planta de tratamiento de generación de energía del futuro ".