Una nueva vía para reciclar el fósforo que contienen los fangos producidos al tratar las aguas residuales

Reciclaje de fósforo al tratar aguas residualesFOTOGRAFÍA: Todos los días, la primera planta de recuperación de fósforo de Dinamarca extrae de su corriente de aguas residuales la estruvita, un mineral de fósforo causante de la obstrucción de tuberías, y produce a partir de ella 50 kg (110 lb) de gránulos de fertilizante seco al día. “Para nosotros, poder ganar dinero gracias a lo que producimos es toda una novedad. Al mismo tiempo, el proceso nos permite reducir nuestros costes de funcionamiento, nuestro consumo energético y la cantidad de fangos que generamos. Parece demasiado bueno para ser cierto”, dice Claus Homann, director de operaciones de la empresa.
El desafío del fósforo

En un panorama en el que el suministro de alimentos en todo el planeta se enfrenta a un futuro incierto, el fango ha aparecido como un héroe inesperado.

Un innovador proceso de recuperación desarrollado en Dinamarca permite que el fósforo, un elemento esencial para la agricultura, pueda extraerse ahora de manera eficiente a partir de las aguas residuales. Esto hace posible la producción de fertilizantes esenciales tan puros que pueden utilizarse para cultivos agrícolas destinados al consumo humano.

El fósforo resulta esencial para la vida humana. También es un recurso finito para el cual no se conoce ningún sustitutivo. El cuerpo humano contiene cerca de 800 gramos de este material, el segundo mineral más abundante en nuestro organismo después del calcio. El fósforo está presente en todas las células y juega un papel fundamental en el metabolismo humano, el sistema nervioso y el buen estado del esqueleto. También es vital para las plantas, ya que las ayuda a transformar otros nutrientes en componentes básicos para su crecimiento.

Cerca del 90 % del fósforo extraído en las explotaciones mineras de todo el mundo se utiliza como ingrediente principal para producir fertilizantes. Se estima que la población mundial alcanzará los 9.000 millones de personas en 2050, por lo que es necesario garantizar que exista un suministro adecuado de fertilizantes ricos en fósforo para los cultivos agrícolas.

Se desconoce la magnitud exacta de las reservas naturales de fósforo existentes en el mundo. Los expertos han debatido intensamente sobre este tema durante los últimos años. Algunos argumentan que el suministro mundial de fósforo se agotará de aquí a 50 o 100 años, y que la producción alcanzará su punto álgido en el año 2030; por el contrario, otros sostienen que las reservas durarán varios siglos. En el Estudio Geológico de Estados Unidos del año 2012 se estimó que las reservas mundiales de roca fosfática (los fosfatos son las formas inorgánicas del fósforo) son de 67.000 millones de toneladas, mientras que la producción minera en ese mismo año fue de 210 millones de toneladas.

Del mismo modo que los países de la OPEP controlan el 75 % de las reservas mundiales de petróleo, cerca del 90 % de los fosfatos extraídos en explotaciones mineras en todo el mundo se encuentra en manos de unos pocos países: Argelia, China, Estados Unidos, Jordania, Marruecos, Siria y Sudáfrica. Marruecos, si se incluye la zona del Sáhara Occidental, posee unas reservas mayores que las del resto de países del mundo juntos. Algunas regiones, como Europa Occidental y la India, dependen por completo de las importaciones.

El nexo de unión entre el fósforo y las aguas residuales

A la vez que el sector de la agricultura necesita fósforo, los operadores de las plantas de tratamiento de aguas residuales tienen que eliminarlo para evitar la eutrofización de los sistemas de agua dulce. El exceso de nutrientes en una masa de agua provoca el crecimiento excesivo de plantas (en especial, de algas). Como resultado, las bacterias consumen prácticamente todo el oxígeno presente en el agua, lo que provoca la asfixia de los peces y otros seres vivos acuáticos.

El proceso de eliminación presenta sus propios problemas. La combinación de los fosfatos (sales que contienen fósforo) con el magnesio y el amonio da lugar a estruvita, una sustancia que obstruye las tuberías, las bombas y otros equipos, lo que afecta a la producción e incrementa los costes de mantenimiento.

En 2011, Aarhus Water Ltd., una empresa municipal con sede en Aarhus (Dinamarca), se propuso resolver este problema junto con el fabricante de bombas Grundfos y la firma de consultoría técnica Norconsult. La solución que hallaron resultó sorprendente y provechosa: recuperar el fósforo y el nitrógeno de las aguas residuales mediante el uso de un reactor independiente. Necesitaban ese reactor debido a la baja concentración de fósforo y nitrógeno en la corriente principal de aguas residuales. Para aumentar la concentración, lo que hicieron fue derivar parte de la corriente de aguas residuales para hacerla pasar a través del reactor y añadir una sal de magnesio. El proceso de precipitación refina el fósforo y elimina los metales pesados y las sustancias perjudiciales para el medio ambiente. El producto final es un material granulado que contiene fósforo, nitrógeno y magnesio, y que resulta idóneo para el uso como fertilizante.

Recuperación de fósforo y nitrógeno de las aguas residuales mediante el uso de un reactor independiente
FOTOGRAFÍA: Claus Homann, director de operaciones de Aarhus Water, explica cómo los reactores permiten producir 50 kg de fertilizante de alta calidad a diario.

Esta tecnología se utiliza actualmente en la primera planta de recuperación de fósforo de Dinamarca, inaugurada por Aarhus Water en Aaby en noviembre de 2013. Las instalaciones producen unos 50 kilogramos de fósforo diariamente.

“Para nosotros, poder ganar dinero gracias a lo que producimos es toda una novedad”, dice Claus Homann, director de operaciones de Aarhus Water. “Al mismo tiempo, el proceso nos permite reducir nuestros costes de funcionamiento, nuestro consumo energético y la cantidad de fangos que generamos. Parece demasiado bueno para ser cierto”.

Una recuperación comercialmente viable

Según explica Per Krøyer Kristensen, director de desarrollo de negocio de Grundfos, la tecnología de recuperación de fósforo existe desde los años 80 del siglo pasado, pero no está patentada. “La diferencia es que ahora resulta comercialmente viable construir plantas de recuperación”, afirma. “El precio del fósforo ha aumentado y a nivel internacional se presta una atención generalizada a aspectos como la eficiencia energética y la reutilización de nutrientes”.

Para llevar a buen puerto el proyecto de Aarhus, Grundfos suministró siete bombas SEV de aguas residuales, seis bombas dosificadoras digitales DME 375 y una unidad de mezcla KD para cloruro de magnesio.

En Dinamarca, la demanda de fósforo para las explotaciones agrícolas exige importar 11.000 toneladas de dicho mineral. Pero Kristensen afirma que las plantas de recuperación pueden cambiar la situación. “Si se construyen plantas de recuperación similares en las 50 mayores plantas de tratamiento de aguas de Dinamarca, podemos producir 3.000 toneladas de fertilizantes de fósforo puro al año, lo que supone más del 25 % de las importaciones del país”, señala.

La separación del fósforo de los fangos de aguas fecales ofrece otra ventaja. Normalmente, los fangos se distribuyen a los agricultores, que lo esparcen por los campos. Sin embargo, los fangos son una sustancia antihigiénica y potencialmente dañina para ciertos tipos de cultivos, lo que hace que únicamente puedan utilizarse en aquellos campos cuyos cultivos estén destinados a alimentar animales.

Además, el fósforo presente en los fangos de aguas fecales se une a las sales de hierro y de aluminio, lo que dificulta que las plantas puedan tratar el fósforo.

El nuevo sistema de recuperación representa un buen negocio para Aarhus Water. La combinación de la reducción de los costes de funcionamiento y la venta de fertilizante les permitirá amortizar la inversión en menos de siete años. Kristensen afirma que también supone un buen negocio para Grundfos y Norconsult, copropietarios del diseño.

“Ya se está construyendo una segunda planta, esta vez para Herning Water, otra empresa municipal danesa, y actualmente estamos en proceso de crear nuevas asociaciones para comercializar la tecnología en el resto de Europa”, señala.

Haga clic aquí para obtener más información sobre los sistemas de tratamiento de aguas residuales de Grundfos.

Primera planta de recuperación de fósforo en Dinamarca
FOTOGRAFÍA: Ida Auken, exministra danesa de medio ambiente, inaugura la planta de recuperación de fósforo de Aarhus (Dinamarca) en noviembre de 2013.

Acerca de Aarhus Water

Aarhus Water gestiona las aguas pluviales, la producción y distribución de agua potable, el transporte y tratamiento de aguas residuales y el vaciado de fosas sépticas, con el objetivo de garantizar un ciclo del agua equilibrado y saludable. Trata más de 30 millones de m3 (7.900 millones de US gal) de aguas residuales cada año.





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