WATOP

Las aguas residuales que proceden de las actividades antropológicas (agua urbana, agua industrial, agua procedente de agricultura y ganadería, etc.) presentan gran cantidad de compuestos, la mayoría de ellos de naturaleza orgánica, entre los cuales caben destacar los micro-contaminantes agrupados bajo la denominación de PPCPs.

La Agencia de Protección Ambiental (EPA) define los PPCPs como "cualquier producto usado por los individuos para la salud personal o razones cosméticas o usado por el negocio agrícola para mejorar el crecimiento o la salud del ganado". Esta definición engloba más de 6 millones de compuestos orgánicos químicos que se consumen extensamente en la sociedad moderna, entre los que destacan los productos farmacéuticos (ibuprofeno, paracetamol, antibiótico), los cosméticos, los pesticidas y los productos del hogar (desengrasantes, limpia cristales, detergentes). La mayoría de estas sustancias son muy persistentes y bioacumulativas, policíclicas y aromáticas de alto peso molecular, difícilmente asimilables por bacterias, por lo que la necesidad de ser eliminados es apremiante teniendo en cuenta los graves efectos medioambientales que generan al ser vertidos a los cauces de agua.

Recientemente se han comenzado a cuantificar, empleando técnicas como la espectroscopia de masas (LC-MS) y en tándem MS (MS2), obteniéndose como resultado su clasificación como potencialmente peligrosos por su capacidad para causar daño en los ecosistemas. A nivel europeo, se han cuantificado 140kT/año de champú en las aguas residuales de Alemania, 300T/año de antibióticos en países como España, Italia y Francia, cifra que se incrementó hasta alcanzar las 600T/año en Alemania, o 2.000T/año de paracetamol y 770T/año de ácido salicílico en el Reino Unido (Datos EPA 2007). Sin embargo, en general existe todavía muy poca información sobre la dispersión de estos contaminantes en el medio acuático y sobre la toxicidad que originan. Así pues, los PPCPs están considerados como Contaminantes Emergentes y, por el momento, carecen de regulación legislativa.

Actualmente los microcontaminantes procedentes de PPCPs no se pueden eliminar con los tratamientos convencionales de las plantas depuradoras puesto que no poseen tratamientos terciarios, o en su caso, los existentes no permiten la correcta eliminación de los mismos. Después del tratamiento primario el 100% de antiinflamatorios, antibióticos y antiepilépticos permanecen en la fase acuosa y tras el tratamiento biológico lo hacen entre un 25 y un 70%.

Teniendo en cuenta las dimensiones de este problema y la ineficiencia de las técnicas de filtración existentes (micro-filtración y ultra-filtración), se ha comenzado a trabajar en el desarrollo de nuevas tecnologías como la oxidación avanzada (ozonización combinada con tratamiento UV), la nano-filtración o la ósmosis inversa. Sin embargo, a pesar de que estos tratamientos permiten reducir significativamente la concentración de PPCPs en el agua residual, estas tecnologías no están siendo aplicadas en las EDAR debido a los elevados costes económicos y energéticos requeridos para su aplicación. A través del desarrollo del presente proyecto, se espera disponer de una solución tecnológica basada en la formulación de nano-resinas PAA/CD, que resuelva esta problemática medioambiental de una manera eficiente no solo desde el punto de vista de la reducción de microcontaminantes procedentes de PPCPs, sino también desde el punto de vista de la eficiencia energética y que sea económicamente viable.
Actividades principales y participación de los beneficiarios
Las acciones que se ha previsto llevar a cabo para alcanzar los objetivos, obteniendo una planta piloto demostrativa para eliminación de microcontaminantes PPCPs con resultados óptimos, se resumen en:

Definición de requisitos técnicos del dispositivo de depuración para la EDAR que gestiona SMSA.
Desarrollo del dispositivo de depuración a escala piloto.
Evaluación de la eficiencia del dispositivo a escala piloto en cuanto a la eliminación de PPCPs y optimización de los parámetros de diseño.
Puesta a punto del prototipo demostrativo en la EDAR de SMSA.
Pruebas de funcionamiento a escala semi-industrial.
Seguimiento del impacto del proyecto sobre el público objetivo principal y sobre el problema medioambiental identificado.
Actividades de divulgación: Creación de una página Web del proyecto, colocación de paneles informativos, redacción del informe Layman, entre otras.
Gestión y seguimiento de los avances del proyecto.
Auditoría.
Resultados esperados
Mantener y mejorar el medio acuático es uno de los principales objetivos de la política europea del agua, de acuerdo con la Directiva Marco del Agua Europea 2000/60/EG, cuyo objetivo final es "lograr la eliminación de las sustancias peligrosas prioritarias y contribuir a conseguir concentraciones en el medio marino cercanas a los valores básicos para las sustancias de origen natural".

En este sentido, el principal resultado esperado del proyecto WATOP es el desarrollo de una planta demostrativa para el tratamiento de aguas residuales eficiente en la eliminación de PPCPs con rendimientos entre el 82 y el 94%. Se trata de desarrollar un filtro de depuración utilizando una membrana activa y regenerable de nanoresinas PAA/CD capaces de absorber micro-contaminantes orgánicos de las aguas residuales, configurando un nuevo tratamiento terciario, viable tanto económica como técnicamente, para las EDARs europeas. De manera resumida, se establecen los siguientes resultados:

Obtención de un dispositivo activo de filtro capaz de procesar 3.000 m3/día de agua residual con un consumo de energía de 0,9-1,20 kwh/m3 de agua tratada.
Rendimiento del dispositivo de depuración entre el 82 y el 94%.
Amplio rango de funcionamiento bajo diferentes condiciones ambientales. Niveles óptimos de operación: pH entre 3 y 10, temperatura de funcionamiento entre 1 y 25 ºC.
Evaluación de la capacidad de regeneración de la membrana por medio de tratamiento térmico suave (inferior a 120 ºC) y lavado (solución de metanol).
Aumentar la vida útil de la unidad de purificación, mediante el diseño de un sistema de filtrado que reduzca e incluso evite problemas de obstrucción en la membrana.
Reducción de la presión de operación por debajo de 15 bares, lo que implica el uso de un motor de menor potencia, y, por lo tanto, menor consumo de energía necesaria para tratar la misma cantidad y tipo de agua.
Reducción de los costes económicos del tratamiento terciario que se puede reducir entre 0,20-0,12 €/m3.