Tratamiento anaerobio de aguas residuales: de la remoción a la generación de energía
El manejo de aguas residuales industriales y municipales es un reto creciente para plantas de proceso y operadores de servicios públicos. Más allá de cumplir con la normativa ambiental, las organizaciones enfrentan presiones por reducir costos, mejorar la eficiencia energética y avanzar hacia modelos sostenibles de economía circular.
En este contexto, la digestión anaerobia se presenta como una solución tecnológica madura y con alto potencial. Durante el webinar “Digestión anaerobia: del tratamiento de aguas a la generación de energía”, organizado por Génesis IMA, se exploraron principios fundamentales, tecnologías disponibles y parámetros de control esenciales para implementar sistemas confiables y eficientes.
Este artículo resume los puntos clave del evento, orientado a gerentes de planta, ingenieros de procesos y responsables de proyectos que buscan soluciones de tratamiento con valor agregado.
Principios del tratamiento anaerobio
La digestión anaerobia es un proceso biológico en ausencia de oxígeno que permite la degradación de materia orgánica, reduciendo la carga contaminante de las aguas residuales y generando simultáneamente biogás (principalmente metano y dióxido de carbono).
Las etapas microbianas incluyen:
- Hidrólisis: ruptura de compuestos complejos en moléculas más simples.
- Acidogénesis: formación de ácidos grasos volátiles.
- Acetogénesis: producción de ácido acético, H₂ y CO₂.
- Metanogénesis: conversión en CH₄ + CO₂ (biogás aprovechable).
Los parámetros ambientales críticos para su funcionamiento son:
- Temperatura mesofílica: 30–35 °C.
- pH óptimo: 6,6–7,4.
- Relación DQO:N:P típica: 350–1000 : 5 : 1.
- Relación AGV/Alcalinidad < 0,25 = sistema estable.
Tecnologías
Tanque séptico
- Ventajas: bajo costo, operación simple, larga vida útil.
- Limitaciones: baja eficiencia (20–40 % DBO), generación de lodos, no apto para altas cargas.
Laguna anaerobia
- Ventajas: construcción económica, operación sencilla, manejo de grandes caudales.
- Limitaciones: requiere gran superficie, tiempo de retención de 20–50 días, olores, eficiencia moderada (40–60 % DBO).
Filtro anaerobio
- Ventajas: mayor eficiencia (60–80 % DBO), menor volumen requerido, operación simple, menor generación de lodos.
- Limitaciones: riesgo de colmatación, necesita pretratamiento.
Reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
- Ventajas: alta eficiencia (70–90 % DQO/DBO), baja producción de lodos, biogás aprovechable, diseño compacto.
- Limitaciones: arranque prolongado, sensible a cambios de pH y carga.
Reactor EGSB (Expanded Granular Sludge Bed)
- Ventajas: eficiencia superior (80–95 % DQO), diseño compacto, alta producción de biogás.
- Limitaciones: mayor complejidad de diseño y operación, requiere recirculación, no apto para aguas con sólidos suspendidos.
Resultados y métricas
Parámetros críticos de monitoreo para asegurar la estabilidad del proceso:
Comparación frente a alternativas aeróbicas
“En términos de huella energética, los sistemas anaerobios ofrecen una ventaja clara frente a los aeróbicos, siempre que se controle adecuadamente el proceso.”
Casos prácticos y ejemplos
Se incluyó experiencias en diferentes industrias:
- En el sector alimenticio, se resaltó que “la implementación de reactores UASB ha permitido reducir en más del 80 % la carga orgánica y generar biogás suficiente para sustituir parte del consumo de gas natural”.
- En aplicaciones municipales, se mencionó el potencial de lagunas anaerobias para comunidades rurales, aunque se reconocieron limitaciones de espacio y olores.
Riesgos, retos regulatorios y recomendaciones
Los riesgos principales identificados son:
- Errores de diseño: falta de pretratamiento, subdimensionamiento, arranque apresurado.
- Errores operativos: sobrecarga orgánica repentina, ausencia de monitoreo de AGV, control deficiente de pH.
- Errores de mantenimiento: acumulación de sólidos y grasas, instrumentos sin calibrar.
En materia regulatoria, se subrayó que el cumplimiento de normas de vertimiento exige, en muchos casos, etapas de pulido aeróbico o fisicoquímico complementarias.
Conclusión
La digestión anaerobia se posiciona como una alternativa estratégica para industrias y municipalidades que buscan tratamiento de aguas residuales con valor agregado en energía y sostenibilidad.
Recomendaciones accionables:
- Evaluar la carga orgánica y el espacio disponible antes de seleccionar la tecnología (laguna, UASB, EGSB).
- Diseñar con pretratamiento adecuado (remoción de arenas, grasas, sólidos) para asegurar estabilidad.
- Planificar un esquema de monitoreo continuo (pH, AGV, alcalinidad, producción de biogás) con protocolos de respuesta.
