Dependiendo de la fuente, se puede recuperar suficiente energía de los efluentes para alimentar el proceso, a menudo con algún sobrante

La humanidad crea alrededor de 380 mil millones de litros de efluentes al año, siendo Asia el mayor contribuyente y América del Norte y Europa también produciendo grandes cantidades. Eso es cinco veces más agua de la que pasa por las Cataratas del Niágara cada año y se espera que el volumen aumente un 24% para el 2030 y un 51% para el 2050. El tratamiento convencional de los efluentes requiere una gran cantidad de energía, pero afortunadamente, los efluentes contienen aproximadamente cinco veces más energía de la que se necesita para tratarlo y la tecnología para hacerlo está disponible de manera inmediata.

Potencial Energético de Efluentes

¿Cuánta energía se espera recuperar de los efluentes? La suficiente como para generar electricidad para 158 millones de hogares, el número de hogares en los Estados Unidos y México combinados.

El Consejo de Biogás Americano estima que aproximadamente el 80% de la energía latente en efluentes es térmica, el 20% es química y menos del 1% del potencial existe en la generación hidráulica. En gran medida, la energía recuperada a partir de los efluentes como biogás producido por digestión anaeróbica es uno de los flujos de recursos más robusto y valioso que rutinariamente no son explotados por la industria en los Estados Unidos.

El biogás contiene aproximadamente 70% de metano, pero el rendimiento depende de la concentración de materia prima putrescible (digestible) en el agua de origen. En los Estados Unidos, 2.200 sitios ya utilizan digestores anaeróbicos para producir biogás, incluyendo 250 granjas, 1.269 plantas de tratamiento de efluentes, 66 operaciones independientes y 652 proyectos en vertederos. Hay más de 10.000 digestores en Europa y además algunas comunidades los utilizan para prácticamente liberarse de los combustibles fósiles por completo.

Crecimiento Potencial

Una evaluación de la industria en la que participan el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental y el Departamento de Energía, así como también datos provenientes del Consejo del Biogás Americano, afirma que Estados Unidos tiene 13.000 sitios que podrían estar equipados con sistemas de recuperación de biogás. El desarrollo de estos sitios podría:

• Proveer energía a 7,5 millones de hogares estadounidenses
• Reducir la contaminación equivalente a las emisiones de 15,4 millones de vehículos de pasajeros
• Estimular US$40.000 millones de dólares en gastos de construcción.
• Generar 335.000 puestos de trabajo temporarios de construcción y 23.000 permanentes.

Producción Neta de Energía

¿Qué pasaría si más organizaciones produjeran tanta o más energía de la consumida? Si se invirtieran US$4.800 millones de dólares en tecnologías de recuperación de energía para las 100 instalaciones de tratamiento de efluentes más grandes de los Estados Unidos, las plantas podrían compensar el 17% del uso de energía en la industria de efluentes del país, según estimaciones del Consejo de Biogás Americano.

Además de producir agua limpia y energía, agregar las tecnologías de conversión de residuos en energía a las plantas de tratamiento de efluentes crea otros beneficios para el medio ambiente, tales como la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y la promoción de secuestro de carbono. También podría crear nuevos puestos de trabajo.

Algunos ejemplos de recuperación de energía de efluentes en acción son los siguientes:

• El Proyecto de Bioenergía Piscataway en Maryland de US$262 millones de dólares convertirá las aguas residuales en energía renovable, ayudará a restaurar la cuenca hidrográfica de la Bahía de Chesapeake y ahorrará a los clientes US$3 millones anuales en el proceso.
• El Distrito Municipal de Servicios Públicos de East Bay en Oakland convierte de 20 a 40 toneladas al día de restos de comida de restaurante en energía eléctrica, ahorrando aproximadamente US$3 millones al año que de otra manera se gastaría en electricidad convencional para alimentar sus instalaciones.
• Amadori SpA, uno de los principales procesadores agroalimentarios de Italia, redujo los costos operativos al tiempo que producía un efluente que cumple con estrictas directrices de la Unión Europea con una solución de diseño personalizado de Fluence. La digestión anaeróbica se utiliza para producir biogás, lo que alimenta a un cogenerador para producir electricidad. La actualización se llevó a cabo sin interrupción en la producción.
• La ciudad de Ithaca, en Nueva York, está recolectando y haciendo biogás a partir de los residuos de alimentos recogidos en los restaurantes de la Universidad de Cornell.

Recuperación de Energía en Todo el Mundo

El mundo está trabajando ahora hacia los Objetivos de Desarrollo Sustentable de las Naciones Unidas (ODS), incluyendo los ODS 6.3, que tienen el objetivo de reducir los efluentes no tratados a la mitad, y aumentar el reciclaje y el reúso seguro en todo el mundo para el 2030. En Europa, la ciudad de Aarhus, en Dinamarca, ahora está operando lo que se supone que sería la primera planta de tratamiento de efluentes neutrales energéticos en el mundo. La planta, operada por Aarhus Water, atiende a 200.000 residentes locales, produciendo electricidad y calor térmico, un 40% más de energía de la necesaria para sus operaciones. Los 2,5 GW de calor térmico que generan son utilizados por el sistema de calefacción en el distrito de la ciudad.

El potencial energético dentro de los efluentes está a la espera de ser explotado plenamente utilizando tecnologías probadas como la digestión anaeróbica. Su adopción puede ayudar a las organizaciones a crear energía confiable y renovable y convertirse en consumidores netos de energía cero. También existe el potencial de crear un nuevo flujo de ingresos a partir de la venta de energía excedente.

Recuperación de Energía de Efluentes Descentralizada

Aunque las operaciones a gran escala con frecuencia son aclamadas, el potencial de la implementación a menor escala de soluciones de la conversión de residuos en energía sigue estando en gran medida subexplotado. Amit Pramanik de la Fundación de Investigación del Agua en Alexandria, Virginia, dijo lo siguiente:

Es necesario facilitar y acelerar la aplicación de las innovaciones en la recuperación de recursos, especialmente en los países de ingresos bajos y medianos, donde la mayoría de los efluentes municipales todavía se destinan al medio ambiente sin tratar. Esto se refiere principalmente a las pequeñas y medianas ciudades en crecimiento donde la tierra agrícola todavía está cerca, pero también a las áreas agrícolas urbanas alrededor de las ciudades más grandes.

A medida que el agua es cada vez más escasa en la era del cambio climático, el tratamiento descentralizado (situado junto al punto de necesidad y suministro) está encontrando mercados ampliamente expandidos en las pequeñas y medianas escalas. La energía recuperada puede alimentar el proceso de tratamiento e incluso conducir a un flujo de ingresos positivo.

Fluence ofrece una amplia gama de soluciones de digestión anaeróbica para la conversión de residuos en energía, a partir de sus tres décadas de experiencia en una amplia gama de industrias y aplicaciones. Contacte a nuestros expertos para obtener más información sobre las opciones que pueden optimizar la recuperación de recursos para su operación.