Combustible a partir de aguas residuales: el futuro está más cerca de lo que piensas

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Puede sonar a ciencia ficción, pero las plantas de tratamiento de aguas residuales podrían transformar un día las aguas residuales ordinarias en biocrudo, gracias a una nueva investigación del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste del Departamento de Energía (PNNL por sus siglas en inglés), en Estados Unidos.

La tecnología, la licuefacción hidrotérmica (LHT), imita las condiciones geológicas que la Tierra “utiliza” para crear petróleo crudo, utilizando alta presión y temperatura para lograr en minutos algo que toma a la Madre Naturaleza millones de años. El material resultante es similar al petróleo extraído de la tierra, con una pequeña cantidad de agua y oxígeno mezclado. Este biocrudo puede ser refinado utilizando operaciones convencionales de refinado de petróleo.

(Imagen ampliable) Biocombustible de los resíduos de las cloacas, una fuente inesperada para obtener combustible. Imagen: WE&RF

Las plantas de tratamiento de aguas residuales, sólo en Estados Unidos, tratan aproximadamente 130 mil millones de litros de aguas residuales diarias [en el caso de España, esta cifra es de unos 14.250 millones de litros]. Esa cantidad podría producir el equivalente de hasta aproximadamente 30 millones de barriles de petróleo por año [unos 3,3 millones en España]. El PNNL estima que una sola persona podría generar de 7,5 a 11 litros de biocrudo al año.

Las aguas residuales o, más específicamente, los lodos de depuradora, han sido consideradas durante mucho tiempo como un ingrediente pobre para producir biocombustible porque está demasiado húmedo. El enfoque que está siendo estudiado por PNNL elimina la necesidad de secado requerido en la mayoría de las tecnologías térmicas actuales que históricamente ha hecho que las aguas residuales sean demasiado intensivas en energía y caras para la conversión de combustible. La LHT también se puede utilizar para fabricar combustible a partir de otros tipos de materias primas orgánicas húmedas, como los residuos agrícolas.

Usando la licuefacción hidrotérmica, la materia orgánica, como los desechos humanos, se puede descomponer en compuestos químicos más simples. El material se presuriza a 210 kilogramos por centímetro cuadrado, casi cien veces la de un neumático de automóvil. Los lodos presurizados entran entonces en un sistema de reactor que funciona a unos 315 grados Celsius. El calor y la presión hacen que las células del material de desecho se descompongan en diferentes fracciones: el biocrudo y una fase líquida acuosa.

(Imagen ampliable) Subproducto obtenido del proceso de transformación en biocrudo. Imagen: WE&RF

“Hay mucho carbono en los lodos de aguas residuales municipales y, curiosamente, también hay grasas”, dijo Corinne Drennan, responsable de la investigación en tecnologías de bioenergía en PNNL. “Las grasas o lípidos parecen facilitar la conversión de otros materiales en las aguas residuales como papel higiénico, permitir el movimiento del lodo a través del reactor, y producir un biocrudo de muy alta calidad que, cuando es refinado, produce combustibles como la gasolina, el diesel y combustibles para jets”.

Además de producir combustible útil, el LHT podría permitir a los gobiernos locales obtener significativos ahorros en sus costes eliminando prácticamente la necesidad del procesamiento, el transporte y la eliminación de los residuos de las cloacas.

“Lo mejor de este proceso es lo sencillo que es”, dijo Drennan. “El reactor es literalmente un tubo caliente y presurizado, hemos acelerado la tecnología de conversión hidrotérmica en los últimos seis años para crear un proceso continuo y escalable que permite el uso de residuos húmedos como los lodos de depuradora.”

Una evaluación independiente de la Fundación Agua y Medio Ambiente (WE&RF por sus siglas en inglés) consideró la LHT una tecnología altamente disruptiva con el potencial de tratar sólidos de aguas residuales. Investigadores de WE&RF observaron que el proceso tiene una alta eficiencia de conversión de carbono, lo que significa que casi el 60 por ciento del carbono disponible en los lodos primarios llega a convertirse en biocrudo. El informe pide nuevas demostraciones, que pronto estarán en marcha.

(Imagen ampliable) Biocrudo. Imagen: WE&RF

El PNNL ha autorizado el uso de su tecnología LHT a Genifuel Corporation, con sede en Utah, Estados Unidos, que en estos momentos se encuentra trabajando con Metro Vancouver, una asociación de 23 autoridades locales en British Columbia, Canadá, para construir una planta de demostración.

“Metro Vancouver espera ser la primera empresa de tratamiento de aguas residuales en América del Norte en instalar la licuefacción hidrotérmica en una de sus plantas de tratamiento”, dijo Darrell Mussatto, presidente del Comité de Utilidades de Metro Vancouver. “El proyecto piloto costará de 8 a 9 millones de dólares canadiense, en los que Metro Vancouver proporcionará casi la mitad del coste directamente, dejando el saldo restante sujeto a financiación externa.”

Una vez quede la financiación ubicada, Metro Vancouver planea pasar a la fase de diseño en 2017, seguido por la fabricación de equipos y culminando con la puesta en marcha en 2018.

“Si esta tecnología emergente demuestra ser un éxito, una instalación de producción podría permitir en el futuro que la operación de aguas residuales de Metro Vancouver alcance sus objetivos de sostenibilidad de cero energía neta, cero olores y cero residuos”, agregó Mussatto.

Además del biocrudo, la fase líquida puede ser tratada con un catalizador para crear otros combustibles y productos químicos. También se genera una pequeña cantidad de material sólido, que contiene nutrientes importantes. A este efecto, los primeros esfuerzos han demostrado la capacidad de recuperar el fósforo, que podría reemplazar el mineral de fósforo utilizado en la producción de fertilizantes.

Artículo original publicado en el Pacific Northwest National Laboratory. Revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-02-14T19:10:00+00:00