Sistemas de tratamiento biolectroquímico para remedición de agua residual urbana y producción de energía renovable.

Abstract

El acceso al agua segura se ha transformado en un desafío en todo el mundo debido al elevado contenido de contaminantes presentes en las fuentes de agua. Una de las principales causas de contaminación lo constituye el vertido de aguas residuales urbanas sin depurar al mar, ríos y lagos. Las tecnologías convencionales de tratamiento de aguas residuales no son sostenibles para satisfacer las necesidades cada vez mayores de saneamiento del agua debido al elevado consumo de energía y los altos costos que insume. Un aspecto clave es concebir las excretas humanas como un recurso para recuperar agua, nutrientes o energía. Para lograr esto, se deben desarrollar nuevas tecnologías de tratamiento de aguas residuales inspiradas en la naturaleza y que sean energéticamente autosustentables. En este contexto, los Sistemas Biolectroquímicos (SBEs) para tratamiento de agua residual surgen como una opción interesante. Los SBEs emplean la actividad de microorganimos para obtener bioelectricidad y otros productos de valor agregado a partir de la oxidación de sustratos biodegradables presentes en las aguas residuales. Un enfoque novedoso para hacer más rentable y productiva estas tecnologías, es combinarlas con otros procesos para tratamiento de agua residual o producción de bioenergía. En este proyecto se propone investigar la eficiencia de un sistema integrado para el tratamiento y valorización de las aguas residuales urbanas que combina secuencialmente el uso de Humedales Biolectroquímicos con el cultivo en fotobiorreactores de microalgas para la producción de biodiesel y la obtención de biogás a partir de la biomasa vegetal de los humedales. Estas estrategias se presentan como alternativas para la recuperación de agua, la producción de bioenergía y el reciclado de nutrientes, promoviendo un modelo de economía circular en el marco de los objetivos 3, 6 y 7 de Desarrollo Sostenible.

Access to safe water has become a challenge worldwide due to the high content of pollutants present in water sources. One of the main causes of pollution is the discharge of urban wastewater into the sea, rivers and lakes without being treated. Conventional wastewater treatment technologies are not sustainable to meet the increasing needs of water sanitation due to high-energy consumption and high costs. A key aspect is to conceive human excreta as a resource to recover water, nutrients or energy. To achieve this, new wastewater treatment technologies inspired by nature and energetically self-sustaining must be developed. In this context, Biolectrochemical Systems (BES) for wastewater treatment emerge as an interesting option. BES use the activity of microorganisms to obtain bioelectricity and other value-added products from the oxidation of biodegradable substrates present in the wastewater. A novel approach to make these technologies more profitable and productive is to combine them with other processes for wastewater treatment or bioenergy production. The purpose of this project is to investigate the efficiency of an integrated system for the treatment and recovery of urban wastewater that sequentially combines the use of Bioelectrochemical Wetlands with the cultivation of microalgae in photobioreactors for the production of biodiesel and the obtaining of biogas from the plant biomass of wetlands. These strategies are presented as alternatives for water recovery, bioenergy production and nutrient recycling, promoting a circular economy model within the framework of objectives 3, 6 and 7 of Sustainable Development.