Energía a partir de aguas residuales

Diversas ciudades cuentan con sistemas que limpian las aguas de desecho y obtienen a su vez energía en forma de biogás, electricidad o calor
Tratar las aguas residuales urbanas y, de paso, obtener energía limpia. Empresas y grupos de investigación en todo el mundo trabajan en el desarrollo de sistemas para lograr esta doble jugada ecológica. Las posibilidades son múltiples: biogás, climatización con el calor constante de esta agua, o electricidad a partir de las bacterias de los residuos o mediante su uso en centrales hidroeléctricas. Varias ciudades utilizan ya alguno de estos sistemas.

En Alemania, los habitantes de Wolfsburg disponen de un sistema que extrae energía de diversas maneras a partir de las aguas residuales urbanas. El tratamiento de estos desechos líquidos permite obtener biogás, que se puede aprovechar en la propia planta depuradora, en instalaciones de generación eléctrica o incluso como combustible para vehículos. Asimismo, gracias a la energía térmica para el secado de los lodos de depuración, se obtiene un combustible sustitutivo con un poder calorífico similar al lignito. En ninguno de los casos se utiliza energía fósil, por lo que se evita su impacto en el cambio climático.
Sus responsables, la compañía Wolfsburger Entwässerungsbetriebe, aseguran que el agua residual depurada en esta instalación puede prestar también usos agrícolas. Por un lado, se pueden obtener sustancias como nitrógeno y fosfato como complemento a abonos durante el periodo de vegetación. Por otro lado, las aguas tratadas sin estos nutrientes pueden abastecer a los sistemas de riego, evitando acudir a las aguas subterráneas.
Asimismo, otras empresas proponen la utilización de aguas residuales en sistemas de climatización. Por ejemplo, la empresa alemana Eco-S comercializa una tecnología que aprovecha durante todo el año la temperatura constante de las aguas residuales, entre 10 y 20 grados, para hacer funcionar bombas de calor. En invierno, puede proporcionar calefacción, salvo en los días más fríos, en los que se recurre al gas convencional. En verano, la bomba de calor puede utilizarse para enfriar el ambiente. Por ello, diversas ciudades alemanas como Berlín, Singen, Waiblingen y Leverkusen cuentan con instalaciones de este tipo.

En Suiza, gracias al programa SuisseEnergie, el ingeniero suizo Ernst A. Müller ha desarrollado una tecnología similar que ya se ha utilizado en Basilea. Por su parte, el ingeniero Urs Studer ha inventado otro sistema, denominado Rabtherm, que también recupera el calor de las aguas que pasan por las canalizaciones residuales. En este caso, su método se utilizará para calentar la ciudad olímpica de Vancouver en 2010, así como la Fundación Bill Gates de Seattle y el estadio Ernst Happel de Viena.
Asimismo, otra posible utilización energética de estas aguas residuales sería en pequeñas centrales hidroeléctricas. Un proyecto propone llevar a cabo esta idea en las ciudades andinas, ubicadas a 2.000 metros sobre el nivel del mar, para aprovechar así su diferencia de niveles. La electricidad lograda permitiría ingresos adicionales a las plantas de tratamiento de aguas residuales.
Microbios para limpiar el agua y obtener energía
En Estados Unidos, la compañía con sede en Dublín (Ohio) Viridis Waste Control LLC ha desarrollado una tecnología que obtiene metano como combustible tras mezclar aguas residuales con basura orgánica. Para ello, se basa en los microorganismos anaerobios que procesan los desechos produciendo el gas. De esta manera, cuanta más cantidad de bacterias y materia orgánica, más rápida es la descomposición. Produce metano constantemente y reduce el espacio necesario para esta basura.

Asimismo, diversos grupos científicos internacionales trabajan en el desarrollo de pilas de combustible microbianas para el tratamiento de aguas residuales y obtención de energía. Las pilas o células de combustible son similares a una batería, si bien reciben un suministro constante de combustible, de manera que la electricidad no se acaba. En el caso de las pilas de combustible microbianas, las bacterias metabolizan la materia orgánica de las aguas residuales, liberando electrones que generan la corriente eléctrica. De esta manera, producen energía a la vez que eliminan estos residuos.
Por ejemplo, investigadores de la Universidad del Estado de Pennsylvania han creado un prototipo de pila de combustible microbiana de una cámara, una especie de cilindro de plexiglás del tamaño de una botella. En su interior hay un circuito eléctrico activado por el flujo constante de aguas residuales, donde se produce la digestión de las bacterias.
Este grupo de científicos, liderado por el ingeniero medioambiental Bruce E. Logan, ha colaborado también con una empresa, Ion Power, para que una de estas pilas produzca hidrógeno, un gas considerado como el futuro de la energía limpia.
Por su parte, científicos de la Universidad belga de Gante estudian el comportamiento de varios modelos de célula de combustible y de varios microbios, con el objetivo de conseguir un prototipo más eficiente. En este sentido, han descubierto la gran capacidad de producir electrones de una especie, la Brevibacillus agri.
En España, un grupo de investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena, en colaboración con científicos de la Universidad británica de Newcastle, estudian aguas residuales y materiales de distintos tipos. Su objetivo es poder crear un prototipo de célula de combustible microbiana competitivo.
Desafíos de estos sistemas
El potencial de estas tecnologías es enorme, aunque para que sean competitivas frente a los sistemas convencionales deberán hacer frente a diversos desafíos. Por ejemplo, en el caso de los sistemas que utilizan las bombas de calor, sus responsables recuerdan que no todas las canalizaciones permiten su uso y tampoco son rentables para determinados edificios.
En cuanto a las pilas de combustible microbianas, tendrán que desarrollarse más para rebajar el coste de sus materiales y aumentar su eficiencia energética. Asimismo, los expertos no creen que puedan ser la base de la futura economía basada en el hidrógeno, aunque sí podrán contribuir a hacer más ecológico el tratamiento de aguas residuales y a reducir de paso sus costes.
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