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Tecnología

Los reactores que limpian el agua

Investigadores de la USP y del Instituto Mauá preparan nuevos equipamientos para el tratamiento de efluentes

MIGUEL BOYAYAN

El reactor anaerobio en el Mauá: un estudio del tratamiento de aguas residualesMIGUEL BOYAYAN

La Organización de las Naciones Unidas (ONU) declaró a 2003 como Año Internacional del Agua Dulce, por lo que se esperan buenas noticias para la preservación de los recursos hídricos del planeta. El consumo de agua crece al compás del aumento de la población del incremento de las actividades agrícolas e industriales. Esta situación hace que no se pueda dejar de lado la reutilización del agua, incluso como un medio para preservar sus fuentes naturales, es decir, ríos, lagos y represas.

Por eso un grupo de investigadores de la Escuela de Ingeniería de São Carlos (EESC), de la Universidad de São Paulo, y de la Escuela de Ingeniería Mauá (EEM), del Instituto Mauá de Tecnología, de São Caetano do Sul (ambas instituciones ubicadas en el interior de São Paulo), puede estar contribuyendo con una buena noticia. Están desarrollando varios equipamientos que resultarán en nuevos reactores para el tratamiento de desagües, lo que llevará a que el agua resultante reúna condiciones para su empleo en usos que no requieren potabilidad, como pueden ser las actividades industriales, el lavado de calles o el riego de cultivos cuyos productos no serán consumidos sin antes pasar por la cocción.

El foco de los estudios de estos investigadores son los sistemas de tratamiento de desagües sanitarios y efluentes industriales, que utilizan microorganismos anaerobios (las bacterias y las arqueas, sus parientes, que no necesitan oxígeno para sobrevivir) para efectuar la purificación de esas aguas residuales. Este proceso biológico, pese a que aún es poco utilizado en Brasil, cuenta con una vasta y tradicional línea de estudios. En la EESC, y desde los años 70, investigadores estudian y desarrollan nuevas configuraciones de reactores anaerobios.

Después de tantas investigaciones, ha llegado la hora de que algunos de los sistemas estudiados sean puestos en práctica. Según el ingeniero Eugênio Foresti, director de la Escuela de Ingeniería de São Carlos, se están haciendo contactos con el gobierno del estado de São Paulo, con miras concretar el montaje de una estación piloto de tratamiento anaerobio en una ciudad de pequeño porte, ubicada en la región de São Carlos. Es la oportunidad que estaba faltando para que los investigadores muestren en la práctica la eficacia del proceso.

Bajo costo
“Hemos hecho los primeros contactos, y esperamos implantar en breve un sistema anaerobio a escala demostrativa para el tratamiento de efluentes”, afirma Foresti, quien coordina un tercer proyecto temático financiado por la FAPESP referente al tema. “Estamos desarrollando tecnologías alternativas de bajo costo y más adecuadas al país”, dice Foresti. Cinco tipos de reactores son estudiados en el marco de ese proyecto temático: el horizontal de lecho fijo, el de lecho expandido y fluidificado, el de membrana, el de carga secuencial y el híbrido. Los cuatro primeros sistemas son innovadores, y el quinto es una modificación y un perfeccionamiento de un reactor, también conocido como UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket), o reactor anaeróbico de manta de lodo y deslizamiento ascendiente, desarrollado en Holanda en la década de 1970.

Los sistemas biológicos anaerobios nacieron como una alternativa a los procesos aerobios (que requieren la presencia de oxígeno), una tecnología mucho más generalizada y empleada. Ambos sistemas utilizan microorganismos que se alimentan de los contaminantes presentes en los desagües y cloacas domésticos y efluentes industriales. En otras palabras: éstos eliminan la materia orgánica disuelta o en partículas existente en el agua. Debido a que no necesitan oxígeno, los procesos anaerobios tienen una ventaja sobre los procesos aerobios: su bajo consumo de energía, puesto que no necesitan de ningún proceso de aireación.

“El gasto energético con los tratamientos anaerobios equivale a un 30% en promedio del gasto con los aerobios”, afirma Foresti. Otra ventaja de los procesos anaerobios reside en la menor producción de lodo, que no llega a un 10% del que se genera en los procesos aerobios. El resultado de esto es una considerable economía de manejo y en la destinación final de ese tipo de residuo, un subproducto indeseable de los tratamientos aerobios.

Pero aun con estas ventajas tan claras, permanece la pregunta: ¿por qué hasta hoy los sistemas de tratamiento anaerobios son tan poco empleados en Brasil? Las razones son en parte históricas. Al comienzo de la década del 80 se iniciaron estudios en el país para el uso del reactor UASB. La explotación inadecuada de ese reactor por parte de algunos profesionales con poco conocimiento sobre el sistema generó resquemores con relación a su confiabilidad.

Uno de los problemas era el fuerte olor exhalado por los reactores, resultado de la producción de gas sulfídrico, un subproducto del tratamiento anaerobio. “En aquella época no conocíamos efectivamente todos los detalles sobre el sistema. Quemamos etapas indebidamente, y eso dejó marcas que permanecen hasta hoy”, reconoce Foresti. Con el perfeccionamiento de la tecnología, muchas de esas deficiencias fueron eliminadas. Actualmente existen varios trabajos que abordan la remoción o la estabilización de las sustancias que provocan olor en los sistemas anaerobios. De esta manera, dichos sistemas están poco a poco ocupando su debido lugar. “Son cada vez más empleados en unidades industriales”.Los defensores de la tecnología anaeróbica hacen hincapié en que dichos sistemas no están siendo desarrollados para reemplazar a los aerobios, sino para complementarlos. Según Foresti, el sistema ideal debería combinar el uso de los dos tipos de reactores.

Los sistemas anaerobios requieren de otro complemento, que puede ser tanto el aerobio como los sistemas fisicoquímicos (microfiltrado, precipitación química seguida de decantación, ozonización, desinfección con cloro o radiación ultravioleta) para que los efluentes puedan alcanzar estándares de calidad . “Sin lugar a dudas, el modelo ideal sería una combinación de un proceso anaerobio seguido de uno aerobio; así el segundo sería responsable únicamente del post tratamiento, no así por la remoción de la carga orgánica presente en las aguas residuales. En eso estamos trabajando”, afirma Foresti.

El resultado sería un sistema más barato, con menor producción de lodo y altamente eficiente. La Escuela de Ingeniería Mauá también ha producido en los últimos años varios estudios relacionados con los procesos anaerobios de tratamiento de aguas residuales, en el marco de un proyecto del Programa Joven Investigador de la FAPESP, coordinado por el profesor José Alberto Domingues Rodrigues. “En cuatro años de trabajo (entre 1998 y 2002), logramos erigir el Laboratorio de Ingeniería Bioquímica y consolidar nuestra área de investigación”, dice Rodrigues.

Juntamente con otros investigadores de la institución, como los profesores Walter Borzani y Suzana Ratusznei, Rodrigues investiga procesos de tratamiento operados en los llamados modos de carga y carga alimentada. Esos procesos se refieren a la forma en la que los reactores anaerobios efectúan el tratamiento del agua residual. Si es rápido, es de carga simplemente; si es lento, es de carga alimentada.

La configuración ideal
Para realizar sus experimentos, los investigadores del Laboratorio de Ingeniería Bioquímica del Mauá cuentan con cinco reactores. “Debido a que estos reactores son poco conocidos aún, estamos estudiando varios aspectos relativos a sus condiciones operativas. Nuestro objetivo con estos estudios consiste en dotar de flexibilidad a los sistemas anaerobios discontinuos, en equipamientos que reciben agua residual de manera intermitente, como en las industrias lácteas”, dice el investigador de la Escuela de Ingeniería Mauá. “Todavía no hemos logrado la configuración ideal de uno de esos reactores para su uso industrial, pero confío en que para el final de 2005 tendremos avances significativos, en el marco de un proyecto temático iniciado en septiembre de 2002, en asociación con la EESC y la Universidad Federal de São Carlos (UFScar).”

FICHAS
Estructura, Composición, Crecimiento y Dinámica de Biofilmes en Sistemas Mixtos Anaerobios-Aerobios de Tratamiento de Aguas Residuales
Modalidad
Proyecto temático
Coordinador
Eugênio Foresti – Escuela de Ingeniería de São Carlos de la USP
Inversiones
R$ 199.348,70 y US$ 48.393,40
Desarrollo de Procesos Anaerobios en Carga y Carga Alimentada para el ratamiento de Aguas Residuales
Modalidad
Programa Joven Investigador
Coordinador del proyecto
José Alberto Domingues Rodrigues – Escuela de Ingeniería Mauá del Instituto Mauá de Tecnología
Inversiones
R$ 104.471,67 y US$ 95.890,23

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