

Regeneración de aguas mediante foto-Fenton solar, una tecnología en desarrollo
Son muchos los medios de comunicación que diariamente están revelando nuevos efectos perjudiciales del cambio climático en nuestro entorno, especialmente en el agua (sequías, inundaciones o tormentas). Cuando ocurren estos desastres, las vidas de millones de personas están en riesgo. Además, el desarrollo de un país conlleva un aumento de la actividad económica que, en sectores diversos como la agricultura, la industria, el turismo o los servicios, generan una mayor necesidad de los recursos hídricos, lo que conduce a una considerable escasez de agua, particularmente en los períodos de sequía. Por ello, en las últimas décadas ha crecido el interés de la sociedad por al aprovechamiento y reutilización del agua, en concreto el agua residual procedente de las depuradoras, ya sean urbanas o industriales. La convicción de que estas aguas deben ser aprovechadas, junto con la creciente escasez y los problemas medioambientales, generan un escenario objetivo donde evaluar la importancia de su reutilización.
Si bien las posibilidades de reutilización de las aguas residuales tratadas son numerosas, sin duda la reutilización con fines agrícolas es la práctica más extendida. En este sentido, la normativa tiende a ser más restrictiva en función del uso previsto del agua, como se expone en el Real Decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas en España. A nivel europeo, recientemente se ha aprobado el Reglamento (UE) 2020/741 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 25 de mayo de 2020, que será aplicable a partir de junio de 2023 y cuya finalidad es facilitar la implantación de la reutilización agua. Dentro de los parámetros que se proponen para el control de la calidad del agua tratada, encontramos Escherichia coli (E. coli) como indicador microbiológico.
Las normas que regulan la depuración de dichas aguas normalmente se basan en la eliminación de materia orgánica, de sólidos en suspensión y microorganismos patógenos. Sin embargo, en los últimos años, la preocupación por la presencia de compuestos orgánicos persistentes en los efluentes secundarios, conocidos como contaminantes emergentes, ha crecido considerablemente. A pesar de que son detectados en concentraciones muy bajas, del orden de µg/L a ng/L, son potencialmente nocivos para la salud y el medioambiente, ya que son bioacumulativos y no pueden ser eliminados con los tratamientos convencionales aplicados en las estaciones de depuración de aguas residuales convencionales (EDAR). Entre estos compuestos, hay un creciente interés por los antibióticos, ya que su acumulación en los medios naturales está causando la proliferación de bacterias resistentes a éstos.
Entre las nuevas tecnologías disponibles para la regeneración de aguas residuales cabe destacar, por su elevada eficacia, los procesos de oxidación avanzada (POA). Además, aquellos procesos que son capaces de emplear la luz solar como fuente de radiación, resultan especialmente interesantes. Entre estos tratamientos solares destaca el proceso foto-Fenton. Su eficiencia se explica por la generación de radicales hidroxilo (OH·), los cuales tiene un alto potencial de oxidación. El mecanismo se basa en las reacciones mostradas la Figura 1, donde el Fe2+ se oxida a Fe3+ mediante reacción con el peróxido de hidrógeno, generando OH· y reduciéndose de nuevo a Fe2+ por acción de la radiación UV-Vis, generando otro radical. En conjunto, se establece un ciclo redox entre el Fe2+ y el Fe3+ activado por la radiación, consumiéndose peróxido de hidrógeno y generando radicales hidroxilo. En este sentido, el uso de radiación solar permite reducir los costes de operación de manera ambientalmente sostenible.
Los resultados de la investigación sobre el proceso foto-Fenton solar, en materia tanto de desinfección como de eliminación de contaminantes emergentes, son prometedores.
Los resultados de la investigación sobre el proceso foto-Fenton solar, en materia tanto de desinfección como de eliminación de contaminantes emergentes, son prometedores. Además, cabe mencionar que el interés mundial por la investigación en aplicaciones del proceso foto-Fenton está aumentando constantemente, superándose las cuarenta publicaciones anuales en revistas científicas de prestigio, en los últimos tres años. Por ello, el interés por este proceso se ha incrementado en los últimos años, presentándose como una alternativa a los tratamientos convencionales (radiación UVC, ozonización y cloración, principalmente). Uno de los principales factores en los que se enfoca la investigación es en el diseño de un reactor que sea eficaz a la hora de captar luz UVA solar y ciertas cantidades de radiación visible (hasta 600 nm), además de ser sencillo y económico de construir. En este sentido, los reactores de bajo coste tipo raceway pond reactor (RPR), inicialmente desarrollados para el cultivo de microalgas, han sido propuestos recientemente como alternativa a los reactores convencionales tubulares con colectores solares tipo cilindro-parabólico compuesto (CPC). Los reactores “RPR” consisten en canales abiertos a través de los cuales circula el agua impulsada por un agitador tipo rueda de paletas.
A partir de estos estudios, se han desarrollado modelos cinéticos que representan una descripción simplificada de los procesos microbiológicos y fotoquímicos implicados en la inactivación de microorganismos y eliminación de contaminantes emergentes para su aplicación en ingeniería. Fruto de la investigación, en colaboración con otros centros de investigación de alto prestigio a nivel internacional, se han publicado artículos en revistas de alto factor de impacto.
Los resultados logrados suponen un avance para el diseño y operación de fotorreactores de bajo coste aplicados al tratamiento de aguas mediante foto-Fenton solar, abriendo el camino a la implementación del proceso como tratamiento terciario a escala demostrativa.
Estos resultados suponen un avance importante para el diseño y operación de fotorreactores de bajo coste aplicados al tratamiento de aguas residuales mediante foto-Fenton solar, que abre el camino a la implementación del proceso como tratamiento terciario a escala demostrativa. En este sentido, actualmente se encuentran en ejecución dos proyectos enmarcados dentro del Programa de Medio Ambiente y Acción por el Clima (LIFE) de la Unión Europea: LIFE-ULISES y LIFE-PHOENIX, en el que el CIESOL colabora con la empresa FCC Aqualia con el fin de evaluar a escala demostrativa en las EDAR de la cuidad de Almería esta propuesta pionera a nivel mundial.
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