En esta entrevista, conversamos con Juan M. Lema Rodicio, coordinador científico de CRETUS y presidente de la Real Academia Galega de Ciencias, un profesional destacado en el ámbito de la investigación aplicada a la sostenibilidad y la gestión de recursos hídricos. Lema Rodicio ha centrado su carrera en áreas clave como la eliminación de microcontaminantes en aguas residuales, la digestión anaeróbica de lodos y el empleo de nanopartículas en plantas de tratamiento de aguas, abordando de manera innovadora los desafíos ambientales actuales. Esta entrevista ofrece una visión detallada sobre los avances científicos en estas disciplinas, los retos técnicos del sector hídrico y el papel fundamental que desempeña la academia en la formación de científicos que impulsen la transición hacia soluciones más sostenibles y eficientes.
Gran parte de su trayectoria profesional se ha centrado en la investigación científica aplicada a las tecnologías del agua. ¿Qué le motivó a especializarse en este campo y cómo valora el auge que ha experimentado en los últimos años?
A finales de los años 70, al poco tiempo de incorporarme a la Universitat Autònoma de Barcelona decidimos, con el Prof. Carles Solà, buscar un perfil original para el Departamento de Ingeniería Química. Tras un minucioso análisis, apostamos por la Biotecnología Industrial, incluyendo la ambiental, en aquellos momentos en fase de desarrollo inicial. A partir de entonces tuvimos un período de formación y de búsqueda de alianzas internacionales que nos permitió, en pocos años, situarnos en el panorama español e internacional. Al incorporarme a la Universidade de Santiago de Compostela mantuve esa misma dinámica. La orientación definitiva hacia la Biotecnología ambiental aplicada a la recuperación de recursos de los residuos ha sido una constante en mi carrera, eso sí, con escalones bien diferenciados a lo largo de los años, en una dinámica relativamente rápida.
Centrándonos en la gestión del ciclo integral del agua, ¿cómo estima desde su perspectiva académica que ha evolucionado la investigación en este ámbito durante la última década?, ¿ha avanzado la financiación del ámbito investigador al mismo ritmo?
De alguna manera la investigación orientada, es decir una investigación que tratando de conocer sólidamente los porqués ambiciona también resolver problemas (el para-qué o el cómo), va siempre de mano de los retos. El punto de partida en su momento era la mejora de procedimientos de eliminación de contaminantes, comenzando por la materia carbonada y luego nutrientes, posteriormente materiales refractarios o difícilmente biodegradables y finalmente contaminantes prioritarios. Hoy en día los microcontaminantes orgánicos, incluyendo microplásticos y genes de resistencia a antibióticos son motivo de estudio y de búsqueda de soluciones. Entre tanto fue tomando cuerpo una tendencia creciente hacia la búsqueda de soluciones más eficientes que, además de consumir menos recursos, permitiera recuperarlos. Hoy en España hay excelentes grupos de investigación que de modo creciente colaboran con las empresas del sector en la búsqueda de nuevas tecnologías y procesos. Quiero destacar especialmente el papel dinamizador del proyecto Novedar_Consolider que he tenido la enorme suerte de coordinar, para afianzar las relaciones investigación-empresa. Once grupos de investigación unidos en promover ciencia y tecnología, en estrecha colaboración con las principales empresas españolas.
Haciendo un repaso general del panorama actual, ¿qué balance puede ofrecer del estado de los recursos hídricos en España?, ¿qué desafíos deben superarse aún para lograr una gestión eficiente de los mismos?
En general la calidad de los recursos hídricos en España ha mejorado sensiblemente. Esta evolución no es ajena a las cuantiosas inversiones en infraestructuras (colectores, EDAR, EDAR-i) que se han realizado, mayoritariamente con fondos europeos, para hacer frente a una legislación cada vez más exigente. Esto no significa que no tengamos problemas serios en diferentes ámbitos como la contaminación de acuíferos por nitrato o la eutrofización de zonas concretas y bien conocidas. Algunos problemas importantes tienen difícil solución, especialmente los debidos a contaminación difusa si las medidas correctoras no se plantean en origen. Los problemas relacionados con la escasez de agua, estructurales en algunas zonas o en temporales en otras, han fomentado un espectacular desarrollo tecnológico que pretende la recuperación sostenible del agua. También, y es un factor relativamente reciente en términos históricos, la irrupción de la desalación mediante ósmosis inversa, que ha venido a suplir la falta temporal de recursos naturales.
"Los problemas relacionados con la escasez de agua, estructurales o temporales, han fomentado un espectacular desarrollo tecnológico hacia la recuperación sostenible del agua"
El modelo de economía circular aplicado al ciclo del agua ha cobrado relevancia para avanzar hacia una gestión sostenible y resiliente. ¿Qué tecnologías albergan un mayor potencial para impulsar la circularidad y aliviar la presión sobre los recursos naturales?
El sector agua ha entendido, como pocos, el concepto de circularidad. El cambio de paradigma de las plantas de “tratamiento” hacia “biofactorías” se ha estado introduciendo progresivamente a nivel investigación y, aún en forma incipiente, a nivel industrial. Para ello se han abierto unos horizontes mucho más amplios que los que contemplaba, hace algunos años, la llamada “ingeniería sanitaria”. Incluye por tanto muchos campos complementarios como la microbiología, la tecnología de materiales, la ingeniería química, la ingeniería energética… Actualmente se conciben los ciclos del agua en forma multidisciplinar. Con solo algunos ejemplos podremos comprobar a donde nos dirigimos. Descubrimientos a escala básica, como los consorcios anammox ha permitido cambios relevantes en la eliminación de nitrógeno. Los procesos ELAN y AQUAELAN que nuestro grupo ha desarrollado con Aqualia son ejemplos claros; La combinación de estudios de mecánica de fluídos y microbiología ha posibilitado, por ejemplo, el desarrollo de reactores granulares aerobios, que permiten reducir notablemente las necesidades de espacio y ahorro de energía; La ciencia de materiales ha producido membranas de micro, ultra y nanofiltración que han tenido un impacto extraordinario. O las nuevas concepciones biológicas y físico-químicas que permiten lograr unas calidades de agua excepcionalmente reducidas en fósforo, sin olvidarnos de cómo mediante procedimientos físico-químicos originales se recupera el fósforo de las aguas residuales. Se han incorporado procedimientos electroquímicos con gran utilidad para el procesamiento de aguas industriales. Debemos destacar además extraordinario desarrollo de las técnicas de digestión anaerobia para procesado de aguas industriales o incluso de aguas urbanas que nos ha permitido desarrollar, por ejemplo, con Agbar el proceso SIAM, con recuperación energética.
"Las empresas son conscientes de que se necesitan tecnologías eficaces y de impacto económico y ambiental limitado"
Uno de sus principales ámbitos de investigación son los microcontaminantes en aguas residuales. ¿Podría detallarnos cuáles han sido sus líneas de investigación en este campo?
Al principio de los años 2000 algunas agencias como la EPA alertaron sobre la presencia de compuestos, incluyendo productos farmacéuticos, de cuidado personal, o de otro tipo de industrias, que aun en proporciones muy pequeñas, podrían ser perjudiciales para el medio ambiente. Comenzó entonces un esfuerzo a nivel internacional, primero por conocer la magnitud del potencial problema y posteriormente por encontrar soluciones capaces de minimizar estos impactos. Nosotros hemos trabajado en los primeros proyectos europeos en este ámbito, como por ejemplo el “Poseidon” que ha marcado una línea investigadora en proyectos posteriores. Hemos seguido una ruta en base a las preguntas de “¿Cuánto?” dimensionando la magnitud; ¿Cómo” se pueden minimizar, desarrollando tecnología como el proceso Sempac, en su día transferido a Agbar y ¿Por qué? avanzando en conceptos como metabolismo y co-metabolismo empleando para ello herramientas tanto ingenieriles como de biología molecular incluyendo la meta-proteómica.
La nueva Directiva sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas establecerá normas más estrictas, entre otros aspectos para reducir el impacto de microcontaminantes. ¿Cómo se está trabajando desde el ámbito investigador en mitigar esta problemática? ¿Qué innovaciones están demostrando mayor eficacia en su eliminación?
La directiva da respuesta a los resultados de diferentes proyectos pre-normativos que han focalizado su atención en determinados compuestos, incluidos en sucesivas “watch lists”, con un abordaje multidisciplinar de Química analítica, Eco-toxicología e Ingeniería pretendiendo avanzar en la cuantificación, el impacto y la solución. Se han desarrollado a nivel laboratorio y piloto tratamientos cuaternarios en base a procesos de oxidación avanzada y de adsorción. Hoy los sistemas basados en ozonización y en carbón activo están operativos ya en un número significativo de EDAR en Europa. Numerosos grupos de investigación, incluyendo el nuestro, se preocupan por procedimientos de oxidación avanzada basados en (foto)catálisis heterogénea o de oxidación química. Las empresas son conscientes que se necesitan tecnologías eficaces y de impacto económico y ambiental limitado.
¿Cuáles son las áreas dentro del tratamiento de las aguas residuales con mayor margen de optimización?
Se ha avanzado mucho en la recuperación de recursos de las aguas residuales, incluyendo la propia agua aunque también nutrientes o materiales como celulosa o bioplásticos, si bien queda un buen camino por recorrer. La suficiencia energética es otro reto en el que se ha avanzado mucho, desarrollando procesos más eficientes como por ejemplo los sistemas de alta carga (incluyendo digestores anaerobios) seguidos de unidades de desnitrificación autótrofa. También se están aprovechando progresivamente las capacidades de los digestores para co-digerir los lodos con otros residuos que permitan generar energía. La digitalización de las plantas permitirá un mejor conocimiento del funcionamiento y del desarrollo de estrategias de control basadas en modelos predictivos. También queda pendiente por despejar el reúso de los lodos, dando una respuesta final a los potenciales impactos de microcontaminantes y microplásticos que puedan limitar su aplicación en agricultura. Y es también motivo de preocupación la reducción de impactos en las emisiones no tan solo de dióxido de carbono sino también de óxidos de nitrógeno o metano. Por otra parte, están tomando una gran importancia las tecnologías “blandas” especialmente para dar respuesta a las aguas de tormenta, pero también las basadas en microalgas para procesado de aguas urbanas, como el que ha desarrollado Aqualia en Chipiona y que puede ser de enorme utilidad para escenarios similares.
"La codigestión de lodos y residuos ha despertado un enorme interés para la recuperación de energía en forma de biogás y de biometano"
¿Qué papel juega la biotecnología en el desarrollo de soluciones que permitan superar los desafíos en el tratamiento de las aguas residuales?
Desde que hace más de 100 años se aplicaran procedimientos biológicos, como el proceso de lodos activos para el tratamiento de aguas, el impacto de la biotecnología ambiental no ha parado de generar soluciones básicas para, por ejemplo, la eliminación biológica de fósforo, la desnitrificación autótrofa via anammox o la densificación de lodos anaerobios o aerobios. El trabajo multidisciplinar que integra la biotecnología ambiental -microbiología, e ingeniería- se ha revelado como la herramienta más ambiciosa y eficaz para la concepción, desarrollo e implementación de nuevas unidades y procesos más eficaces. El relativamente reciente descubrimiento de microrganismos DAMO, por ejemplo, abre las puertas a procesos novedosos como el SIAM que, en su día, desarrollamos con Agbar.
Otra de sus líneas de investigación está ligada al uso de nanopartículas en plantas de tratamiento de aguas. ¿Cuáles están siendo sus principales aplicaciones?
Las nanopartículas pueden resultar de enorme interés para el desarrollo de tecnologías de oxidación catalítica en procesos cuaternarios. En nuestro grupo se ha avanzado en el uso de nanopartículas magnéticas que pueden recuperarse y reutilizarse convenientemente. Actualmente disponemos de equipos a nivel piloto de unos 30 litros que permiten avanzar en las potencialidades de esta tecnología.
Muchas de sus publicaciones analizan también procesos de digestión anaerobia de lodos de depuradora. En la actualidad, ¿qué factores están impulsando el interés por esta tecnología y cuáles son los desafíos que lleva asociados?, ¿qué nuevos hallazgos puede destacar en este ámbito?
La co-digestión de lodos y residuos ha despertado un enorme interés para la recuperación de energía en forma de biogas y de biometano, tras el proceso de upgrading. Especialmente en Europa se están desarrollando programas de enorme calado que persiguen el desarrollo de esta energía renovable, tanto para el uso en la propia EDAR como para exportar a la red. En España la implantación es aún incipiente con instalaciones exitosas como la de EDAR Bens en A Coruña.
La Real Academia Galega de Ciencias tiene como misión promover la ciencia y la tecnología. ¿Qué esfuerzos están realizando para fortalecer la transferencia de conocimiento entre la academia, la industria y el sector público?
La RAGC pretende fomentar el aprecio por la cultura científica mediante acciones de estímulo, difusión y reconocimiento. Afortunadamente nuestro mensaje está siendo progresivamente recibido y apreciado por la sociedad, no tan solo la científica. En particular convocamos, entre otros, los premios de Transferencia de Tecnologías, orientados tanto a fomentar la publicación de trabajos de orientación aplicada como a reconocer la implementación de resultados de investigación a nivel industrial. El programa, ya operativo desde hace 10 años, patrocinado por la Axencia Galega de Innovación, GAIN, tiene una excelente acogida. En la pasada convocatoria, por ejemplo, fue premiada una tecnología desarrollada por nuestro grupo e implementada por la empresa Aqualia para la recuperación de fósforo vía estruvita.
Su grupo de investigación ha sido el promotor de CRETUS, un centro singular de la Universidad de Santiago de Compostela y uno de las 10 centros de excelencia de la red CIGUS de Galicia. ¿Qué oportunidades proporciona la integración en un Centro de investigación pluridisciplinar?
CRETUS es un ejemplo, creo que único en España y con muy pocas referencias internacionales, en las que los retos ambientales se abordan en forma holística. Trabajamos, mano a mano, no tan solo con químicos analíticos o grupos de eco-toxicología sino también integrando una visión económica y de psicología social. Nuestro esquema tiene tres fases: Diagnóstico, Tecnología y Evaluación (económica, social y ambiental). Esta metodología permite afrontar problemas complejos teniendo en cuenta factores tan relevantes como la viabilidad económica o la aceptación social.
Desde su experiencia y a medida que se acrecientan los desafíos hídricos, ¿cuáles considera que son las líneas de investigación con mayor proyección en el sector del agua para los próximos años?
La regeneración de aguas residuales para reúso no tan solo agrícola sino también potable, es una línea de extraordinario interés en este contexto de cambio climático con períodos de sequía extrema. Merece destacar los programas que se están desarrollando en California, Colorado, Australia y Singapur para la potabilización segura del agua residual. En España el grupo Agbar ha logrado un éxito extraordinario en su planta del Prat de Llobregat, consiguiendo producir una parte muy significativa del agua potable de Barcelona mediante un sistema de regeneración que, además, ha demostrado ser ambientalmente más eficiente que la desalación. Un ejemplo que sirve de potentísimo motor para nuevas iniciativas. Es el proceso más ambicioso desarrollado en Europa y uno de los pioneros a escala global. Como líneas de investigación, las ya reseñadas anteriormente que pretenden la concepción de la EDAR como una unidad de producción de bienes y servicios, la llamada “Biofactoría”. Antes de dar este paso tan importante y que requiere de enormes recursos, es necesario consolidar el conocimiento, generar nuevas tecnologías como las indicadas anteriormente y testar las soluciones a nivel piloto e industrial. En este camino soy muy optimista y creo que la dinámica se irá acelerando progresivamente.
"Soy muy optimista respecto a la regeneración de aguas residuales para reúso, no tan solo agrícola sino también potable, y creo que la dinámica se irá acelerando progresivamente"
