Valorización de aguas residuales y recuperación de recursos

A menudo, los residuos generados en actividades industriales son considerados como un problema con el que se ha de lidiar al final del proceso productivo.

No obstante, lo que se considera un residuo en un proceso, puede ser utilizado como un recurso en otro. La implantación de una planta de tratamiento y valorización de residuos ofrece numerosas ventajas, tanto medioambientales como económicas, entre las que destacan:

• Reducción de los costes derivados de la gestión del residuo final.
• Menor impacto medioambiental derivado de la actividad productiva.
• Uso más responsable de recursos naturales.
• Menor inversión en materias primas.
• Ingresos por la venta de subproductos valorizados.
• Evitar multas derivadas del incumplimiento de leyes medioambientales.
• Mejor imagen pública de la empresa.

La valorización de residuos es un conjunto de procesos que implica el aprovechamiento y la transformación de materiales considerados como residuos o basura en materias primas, subproductos, energía u otros recursos. El objetivo principal de la valorización de residuos es reducir la cantidad de residuos que se envían a vertederos o incineradoras, minimizando así el impacto ambiental y promoviendo un enfoque más sostenible hacia la gestión de los residuos.

Existen varias formas de valorización de residuos, que incluyen:

• Reciclaje: Consiste en recolectar, procesar y transformar materiales como papel, cartón, vidrio, plástico y metales en nuevos productos, reduciendo la necesidad de extraer y producir materias primas vírgenes.
• Compostaje: Implica descomponer materia orgánica, como restos de comida y residuos vegetales, en un ambiente controlado para obtener compost, un fertilizante natural y enriquecedor del suelo.
• Producción de energía: Algunos residuos, como los desechos orgánicos no aptos para el compostaje, pueden ser utilizados como fuente de energía a través de procesos como la digestión anaeróbica para generar biogás o la incineración controlada para producir electricidad.
• Valorización energética: Involucra la conversión de residuos en calor o electricidad mediante la quema controlada, lo que puede ser útil en la eliminación de residuos que no son reciclables o compostables.
• Reutilización: Implica utilizar productos o componentes de residuos en su forma original o ligeramente modificada para alargar su vida útil y reducir la necesidad de producir nuevos artículos.
• Upcycling: Consiste en transformar residuos en productos de mayor valor o calidad, lo que puede involucrar un proceso creativo y artístico.

La valorización de aguas residuales industriales tiene como objetivos principales recuperar recursos de valor presentes en los efluentes líquidos, a la vez que se minimiza el impacto ambiental y se reducen los costes asociados con la gestión de residuos.

Existen una amplia variedad de maneras en las que se puede valorizar un efluente industrial, entre las que destacan las siguientes:

• Reutilización de agua mediante su reincorporación al proceso productivo, o mediante otros usos.
• Recuperación de productos químicos para su reutilización en la propia industria o en otros procesos.
• La recuperación de sales valiosas, como sales de metales, sales de nutrientes, sales de productos químicos, o sales de agua salina. Su reutilización reduce la necesidad de extraer y procesar sales de fuentes naturales.
• Separación de aceites y grasas que pueden ser reutilizados en la propia industria para los mismos fines, o que pueden ser transformados en productos secundarios, como biodiesel o productos químicos.
• Producción de energía, que se lleva a cabo principalmente en la digestión anaeróbica de las aguas residuales, que permite obtener biogás que puede utilizarse para generar calor y electricidad.
• Producción de fertilizantes orgánicos de alta calidad, siempre y cuando se disponga de aguas residuales con alto contenido de nutrientes, como nitrógeno y fósforo.
• Recuperación de todo tipo de metales, incluyendo metales de alto valor como oro, plata, o cobre.
• Recuperación de ácidos y otros materiales en distintos tipos de baños agotados, como baños de desengrase y de fosfodesengrase, baños de oxidación anódica, baños de decapado que contienen ácido clorhídrico, zinc y sosa cáustica, o baños con otros compuestos ácidos. Estos baños pueden ser tratados para la regeneración del propio baño, o para su valorización material.
• Reciclado de disolventes orgánicos, entre los que destacan el aguarrás, la acetona, el etanol y el acetato de etilo. Aunque se podrían valorizar energéticamente dado su elevado calor específico, su reciclado es una opción más eficiente económica y ambientalmente.
• Aprovechamiento de calor residual que se genera en algunos procesos industriales que puede utilizarse para precalentar el agua antes de entrar en los procesos de tratamiento.

La evaporación al vacío ofrece una gran eficiencia para la recuperación de materiales y la concentración de soluciones en aguas residuales de diversas industrias.

En un evaporador al vacío el agua residual es calentada a temperaturas elevadas bajo condiciones de vacío para facilitar la evaporación del agua y la concentración de los solutos presentes en la solución. A medida que el agua se evapora, los sólidos disueltos y otros materiales quedan más concentrados, lo que facilita su recuperación y valorización.

La evaporación al vacío puede lograr altos niveles de concentración de solutos en la solución, lo que facilita su posterior recuperación y reutilización. Es una tecnología especialmente útil para la recuperación de sustancias y productos valiosos que se pueden reutilizar en el proceso industrial, o comercializar.

Al concentrar los componentes de las aguas residuales, se reduce la cantidad de agua que necesita ser tratada o eliminada, lo que se traduce en ahorros significativos y en la simplificación de su gestión y disposición final.

Por su parte, la cristalización al vacío permite la recuperación eficiente de sales valiosas presentes en aguas residuales, como sales de metales preciosos (por ejemplo, oro, plata) o sales de productos químicos específicos utilizados en procesos industriales. Estas sales recuperadas pueden tener un valor económico significativo y pueden ser reutilizadas en la propia industria o vendidas en el mercado.

La cristalización es un proceso que permite obtener productos de alta pureza. Esto es especialmente importante en la industria química y farmacéutica, donde las impurezas pueden ser críticas.

Además de las sales valiosas, la cristalización puede generar subproductos útiles, como agua purificada y cristales secundarios que pueden tener aplicaciones adicionales o valor en el mercado.

Existen diversas tecnologías eficientes para valorizar las aguas residuales, y la elección de una u otra depende de la composición y volumen de las aguas residuales, las fuentes de energía disponibles, los objetivos de valorización y las condiciones específicas de la industria.

Es común que las plantas de valorización de aguas residuales incluyan diversas etapas de tratamiento con distintas tecnologías, siendo las tecnologías de membranas y evaporación las que habitualmente se encuentran al final del proceso y llevan a cabo la recuperación efectiva de los productos valorizables.

Además de la evaporación y cristalización, estas son algunas de las tecnologías más eficientes para la valorización de aguas residuales:

• Sistemas de Membrana: Incluyen tecnologías como la ultrafiltración, la nanofiltración y la ósmosis inversa. Estas tecnologías permiten la separación de sólidos, materia orgánica y sustancias contaminantes presentes en el agua residual, lo que puede facilitar la reutilización del agua y la recuperación de productos valiosos.
• Digestión Anaeróbica: Este proceso biológico descompone la materia orgánica en las aguas residuales en ausencia de oxígeno, generando biogás (principalmente metano y dióxido de carbono). El biogás puede ser utilizado como fuente de energía.
• Tratamiento de Agua Residual en Fases Avanzadas (AFR): Estas tecnologías combinan procesos biológicos, químicos y físicos para eliminar contaminantes específicos de las aguas residuales, como nutrientes y productos químicos. Los ejemplos incluyen los sistemas de eliminación de nitrógeno y fósforo.
• Filtración en Medios Granulares: Utiliza lechos de filtración para eliminar partículas y materia orgánica de las aguas residuales. Los medios filtrantes pueden ser reemplazados periódicamente y el material retirado puede ser valorizado o dispuesto adecuadamente.
• Electrocoagulación y Electro-oxidación: Utilizan reacciones electroquímicas para precipitar y eliminar sustancias presentes en las aguas residuales. También pueden ayudar en la desinfección y eliminación de compuestos orgánicos.