Los contaminantes emergentes o contaminantes de preocupación emergente (fitosanitarios, disolventes orgánicos, fármacos, microplásticos, disruptores endocrinos, agentes microbianos, contenido radiológico…) se encuentran en nuestras aguas residuales urbanas como resultado de su emisión por fuentes industriales, domésticas, y aún difusas, de ambas. En este sentido, la Directiva TARU de 2024, actualmente transponiéndose a la normativa española, fija la reducción de una serie de compuestos testigo como mínimo al 80% de su concentración inicial en las EDAR, aplicando de los denominados «tratamientos cuaternarios». Las investigaciones actuales apuntan a ozonización y carbón activo como eficaces para cumplir la normativa en las EDAR convencionales mientras que las soluciones basadas en la naturaleza (humedales, lagunaje) pueden ayudar en este tema tanto en las grandes EDAR como en las pequeñas.
Los contaminantes de preocupación emergente o contaminantes emergentes son compuestos y elementos con potencial contaminante para el medio o para el ser humano, desconocidos o no reconocidos como tales hasta cierto momento, cuya presencia en el medio acaso no sea nueva pero sí la preocupación y el control y prevención por sus posibles consecuencias negativas presentes o a futuro.
Comparten características comunes como pueden ser que se detectan por contar con nuevos y más sensibles equipos y métodos de análisis, su continua introducción en el medio ambiente, no necesitar ser persistentes para ocasionar efectos nocivos ya que la gran mayoría son CMT, y presentar una amplia dispersión en su localización con un alto poder de ubicuidad.
Con relación a las fuentes emisivas de los CPE a nuestro medio hídrico, podemos fijarnos tanto en el sector industrial como en el ámbito domiciliario. Así, la industria alimentaria con el 40,8% y la de fabricación de productos de materiales no metálicos con el 32,8% son las más contaminantes, seguidas de las de bebidas y tabaco con un 7,8%, y las papeleras con el 5%.
En cuanto al propio ciudadano, pásese la vista por cualquier supermercado, gran superficie, o cualquier punto de venta de productos domésticos en nuestras ciudades. En ambas aportaciones, la emisión difusa, no controlada, de restos de estos preparados tiene un papel relevante. Confirmando lo dicho más arriba, la Tabla 1 presenta una relación no exhaustiva de CPE y los productos, tanto industriales como domésticos, en los que se encuentran y cuyos residuos pueden acceder a las aguas.
Con respecto a los CPE incluidos en las normativas sobre aguas se hallan en las conocidas normas de calidad del agua NCA (RD 817/2015, -Tabla 2-), a las que se deben añadir los compuestos y sustancias químicas recogidos en la 5ª Lista de Observación publicada por la UE en 2025 (cuyo seguimiento deberá hacderse durante un cierto plazo temporal para establecer o no su incidencia sobre el medio, y su inclusión o no en las normativas -Tabla 3-) así como los que se fijaron en el Reglamento E-PRTR del RD 508/2007 (Tabla 4).
Hay poca diferencia entre estas normativas salvo la expresión de resultados, unidades de concentración (μg/L, ng/L) para las NCA y carga másica (kg/año) para el E-PRTR. Además, las NCA se aplican a aguas naturales más o menos degradadas, mientras el Reglamento E-PRTR a aguas depuradas en grandes EDAR de más de 100.000 h-e y otras con vertidos a zonas protegidas.
Por otra parte, la Directiva Europea sobre Aguas Residuales 2024/3019 contempla específicamente una nueva serie de 12 CPE a considerar, que han de ser eliminados en un 80% en EDAR europeas de >150.000 h-e o de >10.000 h-e que viertan en zonas con riesgo medio ambiental o para humanos. Entre estos compuestos existen antisicóticos (amisulprida), antipilépticos (carbamazepina), antidepresivos (citalopram y venlafaxina), antibióticos (claritromicina), antiinflamatorios no esteroideos (diclo-fenaco), fármacos para el tratamiento de la retención de líquidos (hidroclorotiazida), fármacos contra la hipertensión (metoprolol, candesartán e ibersartán), y finalmente inhibidores de corrosión y estabilizantes de plásticos y similares (benzotriazol y mezcla de 4-metilbenzotriazol).
Dicho lo anterior, la eliminación o reducción de CPE en las aguas naturales y, lógicamente en las aguas residuales urbanas depuradas en nuestras EDAR, es un reto prioritario que debe abordarse de forma rápida y eficaz en toda la UE.
La eliminación o reducción de contaminantes emergentes en las aguas naturales y en las aguas residuales urbanas depuradas en nuestras EDAR es un reto prioritario que debe abordarse de forma rápida y eficaz en toda la UE
¿Hasta qué punto una depuración solamente biológica es capaz de eliminar de nuestras aguas residuales las sustancias referidas más arriba? Para contestar a esta cuestión podemos recurrir a datos publicados a nivel europeo, entre otros del informe titulado Priority pollutants behaviour in end of pipe wastewater treatment plants (Comisión Europea, ScorePP D5.4 PPs in end-of-pie WWTPs, 2008-11-13, www.scorepp.eu), así como a otros posteriores más recientes.
Con estos datos evaluaremos los rendimientos medios de depuración de CPE en EDAR biológicas de toda la Unión Europea, aunque éstas no están diseñadas para eliminar CPE, sino carga orgánica, sólidos y, en su caso, N y P, mediante mecanismos microbiológicos (aerobios o anaerobios), químicos, o incluso, en aquellos con suficiente volatilidad, físicos como es el escape a la atmósfera. Resumiendo todos los datos disponibles se ha elaborado la Tabla 5. En ella se da un abanico de tasas de reducción de los tipos de CPE más comunes y frecuentes.
Para bencenos y HAPs, las tasas de eliminación oscilan entre el 30% para antraceno y el 97% para fluoranteno. Los compuestos alifáticos clorados, se reducen entre el 51% para cloroformo y el 94% para dicloroetano. Para clorobencenos y clorofenoles, el mínimo es un 70% para el hexaclorobenceno y el máximo con el 98% para el 1,2,5-triclorobenceno.
En el caso de los plaguicidas clorados, la tasa mínima corresponde al lindano (32%) y la máxima para endosulfán (95%). Las reducciones para los plaguicidas derivados de la urea son muy bajos, mientras que para las triazinas no superan el 40%, y para los fosforados varían entre el 80% y menos del 10%.
En cuanto a los disruptores endocrinos, las reducciones mínimas se dan en los nonil y octilfenoles con un 32%, mientras que las máximas también se dan en los anteriores, así como en los dietilhexil-ftalatos con el 95%.
Para metales y organometálicos, Ni y sus compuestos puede eliminarse sólo en un 5% en algunas EDAR como dato más bajo, al mismo tiempo que Cd y sus compuestos pueden hacerlo en un 96%.
En cuanto a los microplásticos se dan tasas de eliminación de hasta el 98% en estudios recientes y siempre superiores al 90% en todo caso. Por otro lado, los datos disponibles con relación a drogas ilícitas muestran tasas de eliminación muy altas con excepción del éxtasis que no supera el 67% en el mejor caso.
Finalmente, en el caso de isótopos radiactivos procedentes de prácticas clínicas, la reducción oscila entre un 65% para I131 y más de un 99% para Tc99.
La eliminación de los CPE recogidos en la TARU de 2024 pasa por aplicar procesos y tecnologías que se encuadran dentro del denominado como tratamiento cuaternario. En este sentido, comentamos recientes trabajos llevados a cabo por la Comisión V de Depuración y Economía Circular de DAQUAS de mayo de 2025, basados en la experiencia de varias EDAR suizas, que la UE toma como referentes.
La eliminación de los contaminantes emergentes recogidos en la TARU de 2024 pasa por aplicar procesos y tecnologías que se encuadran dentro del denominado como tratamiento cuaternario
En mayo de 2025 Suiza contaba con 33 tratamientos cuaternarios en marcha, que abarcan el tratamiento por carbón activo (polvo y carbón en grano en lecho) ozonización y filtración sobre arena. También se aplicaba coagulación-floculación para clarificación en algún caso así como ultrafiltración.
Los datos más completos corresponden a dos EDAR, la de Schönau con capacidad de tratamiento de 245.000 h-e, con carbón activo en polvo desde 2018 seguido de filtración sobre arena, y la de Werdhölzli, capaz para 650.000 h-e, que emplea ozonización desde 2018. Además, se recabaron datos de otras 8 EDAR suizas.
La Figura 1 recoge dos esquemas de la EDAR de Schönau con los rangos de las dosis de carbón activo en polvo aplicadas: entre 1,3 y 3,0 mg de CAP por mg de COD (carbono orgánico disuelto, una forma de medida indirecta del contenido global de CPE en el agua residual). El CAP se dosifica tras su dilución en agua lo que puede provocar atascos. Además, cualquier tipo de carbón (CAP o CAG) está sujeto a calidades de suministro en origen no homogéneas, con impurezas potencialmente presentes en el producto que deben ser controladas periódicamente.
Con respecto al CAP, su tamaño de partícula osciló entre 20-50 mm (partículas grandes), si bien también se aplicaron partículas de CAP más pequeñas (1-2 mm). En cualquier caso, su aplicación se podía implantar tras decantación secundaria, o incluso dentro del propio tratamiento biológico. Posteriormente a la decantación secundaria se complementaba el proceso con adición de coagulante y floculante para facilitar la sedimentación posterior a lo que seguía una fase de filtración a través de arena. Finalmente, cuando se empleó CAP de partícula pequeña, el tratamiento finalizaba con la aplicación de ultrafiltración.
También se cuenta con la experiencia como tratamiento cuaternario de lechos de CAG con granulometría comprendida entre 0,6-2,4 mm, tanto en lecho fijo como fluidificado. La Figura 2 recoge un esquema del tratamiento usando lecho fijo.
En la EDAR de Werdhölzli se procedía a la ozonización del agua depurada procedente de la decantación secundaria finalizando el tratamiento con filtración a través de arena (ver Figura 3). Aquí las dosis aplicadas de ozono oscilaron entre 1,8-4 mg/L, mientras que se requirió entre 0,4-0,7 mg de ozono por mg de COD presente en el agua. Por otro lado, no se tiene definido qué opción es mejor económicamente, si usar oxígeno líquido en origen, o aire, para generar ozono. Finalmente, cuando el agua depurada contiene más de 0,1 mg/L de bromuro, se generan contenidos indeseables de bromatos en el agua tratada que hay que tratar.
Además de estas dos EDAR, se recogieron datos de otras 8 EDAR con lo cual el espectro de experiencias abarcó cuatro plantas con CAP y filtración sobre arena, una con CAG en lecho fluidificado, cuatro más con ozonización seguida de filtración sobre arena, y una última equipada con ozonización y lechos fijos de CAG.
En este sentido, la Figura 4 presenta un resumen de las tasas de eliminación de CPE en tres categorías: plantas con carbón activo, plantas con ozonización y el resto con ozonización y filtración sobre arena. En las EDAR con carbón activo, y en las de ozono y filtración sobre arena el rendimiento del total de CPE superaba el 80%, algo más bajo con ozono y filtración sobre arena. En las de ozonización se lograba el rendimiento más alto (95%). Además, las dosis empleadas para los tratamientos más eficaces usados en las EDAR oscilaron entre 9-21 mg de CAP por litro, y entre 2-3,5 mg/ de ozono por litro, lográndose reducciones del 80% de los CPE de la TARU.
Por otro lado, la Figura 5 recogen las tasas de reducción de cada uno de los 12 CPE de la TARU para las dos tecnologías más eficaces de las empleadas, ozono y carbón activo. En el caso de la ozonización se superaba el 60% de eliminación como mínimo para candesartán e irbesartán, y en el resto de los compuestos se alcanzan tasas de más del 80%. Para el carbón activo la mínima reducción se observó para candesartán, el 75% para irbesartán, superando el 80% casi en todo el resto de las substancias.
Los resultados aportados por las EDAR suizas indicaban que las tecnologías aplicadas podían ser útiles para alcanzar los rendimientos establecidos en la Directiva (UE) 2024/3019 si bien los rendimientos de eliminación están siempre en función de las concentraciones de partida, que si son suficientemente elevadas, podrían suponer concentraciones de salida en agua depurada inadmisibles.
Desde el punto de vista económico, la Tabla 6 presenta un resumen de los costes energéticos en las EDAR. Se considera por un lado las EDAR con ozonización y una dosis tipo de O3 de 5 g/m3 y que tengan o no filtración posterior sobre arena. Para las EDAR que disponían de CAP, se toma como base una dosis de 10 g/m3 y también las dos líneas anteriores, una con filtración sobre arena y la otra sin este proceso: la filtración sobre arena encarece lógicamente el tratamiento tanto de ozonización como de filtración en el apartado de consumo de energía de las EDAR. En el primer caso, un 40%, mientras que el CAP lo eleva hasta tres veces.
Si nos fijamos en el consumo de energía primaria, la filtración sobre arena lo eleva un 44% en las plantas con O3, desde 0,27 €/m3 hasta 0,39 €/m3. Por su parte, para las EDAR con dosificación de CAP también lo incrementa desde 0,32 €/m3 hasta 0,44 €/m3, es decir, un 38%.
La segunda parte de la tabla se fija en los costes económicos expresados en €/m3 para dos tipos de EDAR testigo, una pequeña con una capacidad de tratamiento de 14.000 h-e y otra grande, capaz para 590.000 h-e. En este caso, los costes medios para O3 son 3,6 veces más altos en plantas pequeñas frente a las grandes EDAR sin filtración sobre arena y 3,3 veces superiores con filtración sobre arena. En cuanto a los costes medios en EDAR con CAP, en las EDAR pequeñas sin filtración sobre arena son 2,2 veces superiores a las grandes EDAR, y hasta 2,6 veces más altos si disponían de filtración sobre arena.
Por último, los costes económicos de los cuaternarios expresados en €/h-e/año, en pequeñas EDAR frente a grandes EDAR, tienen un coste medio con O3 sólo, de 32 €/h-e/año frente a 6,1 €/h-e/año; con O3 y filtración sobre arena de 63,5 €/h-e/año frente a13 €/h-e/año; con CAP sólo, de 60 €/h-e/año frente a 18,5 €/h-e/año; y con CAP más filtración sobre arena de 83,5 €/h-e/año frente a 22 €/h-e/año.
Como conclusiones generales, ozonización y CAP o CAG, seguidos de filtración sobre arena, o con ultrafiltración cuando se aplique CAP de pequeño tamaño de partícula, son herramientas útiles para eliminar CPE del agua depurada. No obstante, afecta la concentración presente en origen en el agua residual, y suponen una relevante inversión económica tanto en instalaciones de tratamiento como de mantenimiento para los operadores de aguas residuales españoles, más considerable en las pequeñas EDAR con menos recursos. Y asímismo habrá que vigilar la repercusión del incremento energético de los cuaternarios sobre la buscada neutralidad energética de nuestras futuras EDAR.
Ozonización y carbón activo, seguidos de filtración sobre arena o con ultrafiltración, son herramientas útiles para eliminar contaminantes emergentes del agua depurada
Dicho lo anterior, puede pensarse en la eliminación de CPE mediante tecnologías extensivas o sistemas basados en la naturaleza como suelen llamarse actualmente, de más bajo coste e inversión económica.
Podemos fijarnos al efecto en dos tipologías de SBN que pueden aportar buenas prestaciones a tenor de los datos recabados: los humedales y el lagunaje.
En cuanto a los humedales artificiales, la Figura 6 recoge un esquema de aquellos. Constan de un cultivo herbáceo alimentado con agua residual pretratada. Se pueden observar en la figura los diferentes mecanismos físicos, químicos y microbiológicos involucrados en la eliminación de materias en suspensión, materias orgánicas, patógenos y N y P.
Dentro de las materias orgánicas, se han datado tasas de eliminación > 95% para fármacos y antibióticos (antiinflamatorios -paracetamol- y antidepresivos), ftalatos y productos de higiene personal (parabenos, filtros UV y fragancias) que se acumulan en las plantas herbáceas, las cuáles después han de ser sometidas a una gestión que tenga en cuenta su riqueza en estos compuestos o sus metabolitos.
El segundo tipo de SBN corresponde a los conocidos sistemas de lagunaje (Figura 7). En este caso, en un reciente trabajo realizado en Murcia se ha testado el comportamiento frente a los CPE recogidos en la TARU en una EDAR de fangos activos equipada después con un lagunaje como tratamiento cuaternario.
Así, en la Figura 8 se puede observar para los CPE de la categoría 1 de la TARU, que salvo en el caso de la hidroclorotiazida, el lagunaje mejoraba el rendimiento con respecto a la EDAR en el resto de casos, alcanzando un máximo de eliminación del 90,4% para amisulprida frente al 59,2% original, y un mínimo de un 40,5% para carbamazepina frente al 34,6% de partida. De los ocho CPE hay 5 casos con eliminaciones superiores al 80%.
Por otro lado, la Figura 9 presenta la comparativa de eliminación de los CPE de categoría 2 en la EDAR original y tras lagunaje: para benzotriazol e irbesartán la mejora es ostensible con el lagunaje (rendimiento cercano al 80%) pero no cumpliéndose para los otros dos compuestos.
Finalmente, testando las tasas de eliminación para cuatro compuestos de la categoría 1 y dos de la categoría 2, como establece la TARU, el rendimiento en la EDAR original fue del 48,1% mientras que con el lagunaje posterior mejoraba ostensiblemente alcanzando hasta el 83,9%.
Los compuestos emergentes proceden tanto de efluentes industriales como de los restos de la propia actividad domiciliaria en nuestras ciudades.
Su paso a través de las EDAR biológicas tiene un efecto dispar en su eliminación, y en todo caso, difícilmente alcanzará los niveles establecidos en la TARU de 2024, que establece la aplicación del denominado tratamiento cuaternario a tal fin.
En este sentido, el uso de carbón activo, ozonización, filtración sobre arena, e incluso coagulación-floculación o ultrafiltración, son procesos comprobadamente eficaces.
Además, las tecnologías basadas en la naturaleza, en particular, humedales y lagunajes, también pueden ayudar en la eliminación de los CPE presentes en nuestras aguas residuales.
El uso de carbón activo, ozonización, filtración sobre arena, e incluso coagulación-floculación o ultrafiltración, son procesos comprobadamente eficaces para la eliminación de contaminantes emergentes. Además, las tecnologías basadas en la naturaleza, también pueden ayudar en la eliminación.
BIBLIOGRAFÍA
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