Utilización de agua residual como fertilizante

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Lodos de alcantarillado, aguas residuales y abono natural líquido son fuentes valiosas de fertilizantes para la producción de alimentos

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Investigadores del Instituto de Biotecnología e Ingeniería Interfacial en Fraunhofer, Alemania (IGB) han encontrado una solución a la utilización de recursos locales que pueden encontrarse en abundancia en las aguas residuales de las plantas de tratamiento de aguas negras y en los residuos de la fermentación de las plantas de biogás.

El nuevo proceso fue desarrollado por un equipo de científicos encabezado por Jennifer Bilbao, quien dirige el grupo de investigación para el manejo de nutrientes del IGB. “Nuestro proceso hace que se precipiten los nutrientes de tal forma que puedan ser aplicados directamente como fertilizantes,” explica.

Planta piloto para pruebas de campo
La característica principal del proceso patentado — del cual se están realizando pruebas en una planta piloto móvil — es que es un proceso electroquímico que precipita el fosfato de magnesio-amonio, también conocido como estruvita, por medio de electrolisis de una solución que contiene nitrógeno y fósforo.

La estruvita se precipita del agua del proceso en forma de diminutos cristales que pueden ser utilizados como fertilizante, sin más procesamiento. El aspecto innovador de este método es que — a diferencia de los procesos convencionales — no requiere la adición de sales sintéticas, ni bases.

Bilbao explica: “Es un proceso completamente libre de productos químicos.” La celda electrolítica de 2 metros de altura que forma la pieza central de las instalaciones de prueba y a través de la cual pasa el agua residual, contiene un ánodo de magnesio de sacrificio y un cátodo metálico.

El proceso electrolítico divide las moléculas de agua en iones de hidroxilo con carga negativa y el cátodo. Por el lado del ánodo se lleva a cabo un proceso de oxidación: los iones de magnesio migran a través del agua y reaccionan con las moléculas de fosfato y de amonio en la solución para formar la estruvita.

Beneficios al productor y medio ambiente
Debido a que los iones de magnesio en el agua de proceso son altamente reactivos, este método requiere muy poca energía. El proceso electroquímico, por lo tanto, consume menos electricidad que los métodos convencionales.

Para todos los tipos de agua residual probados hasta el momento, jamás se ha excedido el bajo nivel de consumo de electricidad de 70 wat/hora por metro cúbico.

Más aún, las pruebas de larga duración realizadas por los investigadores de IGB demostraron que la concentración de fósforo en el reactor de la planta piloto se redujo en 99.7%, a menos de 2 miligramos por litro.

Este nivel es menor a la concentración máxima permitida por la Norma Alemana de Ordenamiento de Aguas Residuales  (AbwV) que se aplica a las plantas de tratamiento que dan servicio a las comunidades de más de 100,000 habitantes.

“Esto significa que los operadores de tales plantas pueden generar ingresos adicionales para la producción de fertilizantes, en paralelo con el tratamiento de aguas residuales,” explica Bilbao.

Esta capacidad debe ser vista como una ventaja realmente decisiva. La estruvita es un producto muy atractivo para los productores, ya que es valiosa como fertilizante de liberación lenta y de alta calidad.

Los investigadores afirman que los rendimientos y la absorción de nutrientes de las plantas en crecimiento fueron 4 veces más altos con la estruvita que con los fertilizantes mineralizados comerciales. 

Comercialización del producto
Los científicos planean dedicar los siguientes meses a probar la planta piloto móvil en distintas plantas de tratamiento de aguas residuales, antes de iniciar el proceso de comercialización junto con sus socios industriales, para el 2013.

“Nuestro proceso también sirve para aguas residuales de la industria de los alimentos y para la producción de biogás de los residuos agrícolas,” añade Bilbao. El único prerrequisito es que el agua del proceso tenga tantos fosfatos y tanto amonio como sea posible.