El desarrollo de nuevos tratamientos de aguas residuales urbanas merece cada vez más atención debido a las crecientes restricciones ambientales a nivel global y a la cada vez mayor necesidad de adecuación de las plantas convencionales a sistemas más robustos y sostenibles, combinando eficiencia energética y bajo impacto ambiental.
Los procesos aerobios, mayoritariamente utilizados para el tratamiento del agua residual urbana, poseen una elevada calidad del efluente. Sin embargo, el consumo de energía y la producción de fango son muy elevados con el consiguiente problema medioambiental que implican y el gasto derivado de su tratamiento. Además, no se aprovecha el contenido energético de la materia orgánica presente en el agua residual, sino que una parte es oxidada hasta CO2 en el proceso convencional de fangos activos.
Por el contrario, los tratamientos anaerobios de aguas residuales industriales de alta carga presentan reconocidas ventajas frente al tratamiento aerobio, como son menor consumo de energía, menor producción de fangos y generación de energía en forma de metano. Estas ventajas se mantienen en el caso del tratamiento de aguas residuales urbanas, en países de clima cálido, con temperatura suficientemente elevada (T > 25ºC). Sin embargo, en los países de clima frio, el calentamiento del agua residual urbana hasta las condiciones mesofílicas es económica y energéticamente inviable.
Este proyecto del ISP está siendo desarrollado por el grupo de Superficies y Materiales porosos (SMAP) y el grupo de Tecnología Ambiental. Su objetivo es el estudio del proceso de concentración de las aguas residuales urbanas mediante procesos de membrana y su posterior tratamiento anaerobio en condiciones mesofílicas con el objetivo de aprovechar todo el contenido de materia orgánica del agua residual urbana y su transformación en metano.
Dentro de las tecnologías de membranas la concentración mediante procesos de ósmosis directa presenta ventajas debido a su menor consumo energético, y al menos ensuaciamiento de las membranas. En el proceso de ósmosis directa, la fuerza impulsora es el gradiente osmótico en lugar de la presión, lo que podría ser una ventaja importante sobre el ensuciamiento de la membrana. En este proceso, el gradiente de presión osmótica entre una solución de extracción concentrada y una solución de alimentación menos concentrada se usa para facilitar el transporte de agua a través de una membrana semipermeable, permitiendo que las moléculas de agua pasen mientras son retenidos otros solutos.
En el presente proyecto de concentración de agua residual urbana se estudia tanto el comportamiento de membranas de ósmosis directa de fibra hueca, así como de membranas tubulares.
También se estudia el rechazo de la membrana de los contaminantes emergentes, cada vez más abundantes en las aguas residuales urbanas debido a su acumulación que supone un riesgo sanitario y ambiental
Otros parámetros estudiados son el flujo de permeado, flujo reverso de sales, presión osmótica, así como datos que permitan optimizar el proceso de concentración de agua residual urbana.
De esta forma, este proyecto está enfocado a la optimización del proceso de concentración de agua residual urbana mediante membranas de ósmosis directa. El objetivo es lograr un diseño viable desde el punto de vista tecnológico, pero que presente ventajas económicas y ambientales frente a los procesos tradicionales, garantizando la sostenibilidad
