Valorització d’aigües residuals i recuperació de recursos

Sovint, els residus generats en activitats industrials són considerats com un problema amb el qual s'ha de lidiar al final del procés productiu.

No obstant això, el que es considera un residu en un procés, pot ser utilitzat com un recurs en un altre. La implantació d’una planta de tractament i valorització de residus ofereix nombroses avantatges, tant mediambientals com econòmiques, entre les quals destaquen:

• Reducció dels costos derivats de la gestió del residu final.
• Menor impacte mediambiental derivat de l’activitat productiva.
• Ús més responsable de recursos naturals.
• Menor inversió en matèries primeres.
• Ingressos per la venda de subproductes valoritzats.
• Evitar multes derivades de l’incompliment de lleis mediambientals.
• Millor imatge pública de l’empresa.

La valorització de residus és un conjunt de processos que implica l’aprofitament i la transformació de materials considerats com a residus o escombraries en matèries primeres, subproductes, energia o altres recursos. L’objectiu principal de la valorització de residus és reduir la quantitat de residus que s’envien a abocadors o incineradores, minimitzant així l’impacte ambiental i promovent un enfocament més sostenible cap a la gestió dels residus.

Hi ha diverses formes de valorització de residus, que inclouen:

• Reciclatge: Consisteix a recollir, processar i transformar materials com paper, cartró, vidre, plàstic i metalls en nous productes, reduint la necessitat d’extreure i produir matèries primeres verges.
• Compostatge: Implica descompondre matèria orgànica, com restes de menjar i residus vegetals, en un ambient controlat per obtenir compost, un fertilitzant natural i enriquidor del sòl.
• Producció d’energia: Alguns residus, com els residus orgànics no aptes per al compostatge, poden ser utilitzats com a font d’energia a través de processos com la digestió anaeròbica per generar biogàs o la incineració controlada per produir electricitat.
• Valorització energètica: Involucra la conversió de residus en calor o electricitat mitjançant la crema controlada, cosa que pot ser útil en l’eliminació de residus que no són reciclables o compostables.
• Reutilització: Implica utilitzar productes o components de residus en la seva forma original o lleugerament modificada per allargar la seva vida útil i reduir la necessitat de produir nous articles.
• Upcycling: Consisteix a transformar residus en productes de major valor o qualitat, cosa que pot involucrar un procés creatiu i artístic.

La valorització d’aigües residuals industrials té com a objectius principals recuperar recursos de valor presents en els efluents líquids, alhora que es minimitza l’impacte ambiental i es redueixen els costos associats amb la gestió de residus.

Existeix una àmplia varietat de maneres en què es pot valoritzar un efluent industrial, entre les quals destaquen les següents:

• Reutilització d’aigua mitjançant la seva reincorporació al procés productiu, o mitjançant altres usos.
• Recuperació de productes químics per a la seva reutilització a la pròpia indústria o en altres processos.
• La recuperació de sals valuoses, com sals de metalls, sals de nutrients, sals de productes químics, o sals d’aigua salina. La seva reutilització redueix la necessitat d’extreure i processar sals de fonts naturals.
• Separació d’olis i greixos que poden ser reutilitzats a la pròpia indústria per als mateixos fins, o que poden ser transformats en productes secundaris, com biodièsel o productes químics.
• Producció d’energia, que es duu a terme principalment en la digestió anaeròbica de les aigües residuals, que permet obtenir biogàs que pot utilitzar-se per generar calor i electricitat.
• Producció de fertilitzants orgànics d’alta qualitat, sempre que es disposi d’aigües residuals amb alt contingut de nutrients, com nitrogen i fòsfor.
• Recuperació de tot tipus de metalls, incloent metalls d’alt valor com or, plata o coure.
• Recuperació d’àcids i altres materials en diferents tipus de banys esgotats, com banys de desengreix i de fosfodesengreix, banys d’oxidació anòdica, banys de decapat que contenen àcid clorhídric, zinc i sosa càustica, o banys amb altres compostos àcids. Aquests banys poden ser tractats per a la regeneració del propi bany, o per a la seva valorització material.
• Reciclatge de dissolvents orgànics, entre els quals destaquen l’aiguarràs, l’acetona, l’etanol i l’acetat d’etil. Tot i que es podrien valoritzar energèticament donat el seu elevat calor específic, el seu reciclatge és una opció més eficient econòmica i ambientalment.
• Aprofitament de calor residual que es genera en alguns processos industrials que pot utilitzar-se per precalentar l’aigua abans d’entrar als processos de tractament.

L’evaporació al buit ofereix una gran eficiència per a la recuperació de materials i la concentració de solucions en aigües residuals de diverses indústries.

En un evaporador al buit l’aigua residual és escalfada a temperatures elevades sota condicions de buit per facilitar l’evaporació de l’aigua i la concentració dels soluts presents en la solució. A mesura que l’aigua s’evapora, els sòlids dissolts i altres materials queden més concentrats, cosa que facilita la seva recuperació i valorització.

L’evaporació al buit pot aconseguir alts nivells de concentració de soluts en la solució, cosa que facilita la seva posterior recuperació i reutilització. És una tecnologia especialment útil per a la recuperació de substàncies i productes valuosos que es poden reutilitzar en el procés industrial, o comercialitzar.

En concentrar els components de les aigües residuals, es redueix la quantitat d’aigua que cal tractar o eliminar, cosa que es tradueix en estalvis significatius i en la simplificació de la seva gestió i disposició final.

Per la seva banda, la cristal·lització al buit permet la recuperació eficient de sals valuoses presents en aigües residuals, com sals de metalls preciosos (per exemple, or, plata) o sals de productes químics específics utilitzats en processos industrials. Aquestes sals recuperades poden tenir un valor econòmic significatiu i poden ser reutilitzades en la pròpia indústria o venudes al mercat.

La cristal·lització és un procés que permet obtenir productes d’alta puresa. Això és especialment important en la indústria química i farmacèutica, on les impureses poden ser crítiques.

A més de les sals valuoses, la cristal·lització pot generar subproductes útils, com aigua purificada i cristalls secundaris que poden tenir aplicacions addicionals o valor al mercat.

Existeixen diverses tecnologies eficients per valoritzar les aigües residuals, i l’elecció d’una o una altra depèn de la composició i volum de les aigües residuals, les fonts d’energia disponibles, els objectius de valorització i les condicions específiques de la indústria.

És comú que les plantes de valorització d’aigües residuals incloguin diverses etapes de tractament amb diferents tecnologies, sent les tecnologies de membranes i evaporació les que habitualment es troben al final del procés i duen a terme la recuperació efectiva dels productes valoritzables.

A més de l’evaporació i cristal·lització, aquestes són algunes de les tecnologies més eficients per a la valorització d’aigües residuals:

• Sistemes de Membrana: Inclouen tecnologies com la ultrafiltració, la nanofiltració i l’osmosi inversa. Aquestes tecnologies permeten la separació de sòlids, matèria orgànica i substàncies contaminants presents a l’aigua residual, cosa que pot facilitar la reutilització de l’aigua i la recuperació de productes valuosos.
• Digestió Anaeròbica: Aquest procés biològic descompon la matèria orgànica a les aigües residuals en absència d’oxigen, generant biogàs (principalment metà i diòxid de carboni). El biogàs pot ser utilitzat com a font d’energia.
• Tractament d’Aigua Residual en Fases Avançades (AFR): Aquestes tecnologies combinen processos biològics, químics i físics per eliminar contaminants específics de les aigües residuals, com nutrients i productes químics. Els exemples inclouen els sistemes d’eliminació de nitrogen i fòsfor.
• Filtració en Mitjans Granulars: Utilitza llits de filtració per eliminar partícules i matèria orgànica de les aigües residuals. Els mitjans filtrants poden ser reemplaçats periòdicament i el material retirat pot ser valoritzat o disposat adequadament.
• Electrocoagulació i Electro-oxidació: Utilitzen reaccions electroquímiques per precipitar i eliminar substàncies presents a les aigües residuals. També poden ajudar en la desinfecció i eliminació de compostos orgànics.