Análisis de sostenibilidad económico-ambiental de las diferentes tecnologías para el tratamiento olores en las EDARs

La existencia de una legislación ambiental cada vez más estricta, la creciente proximidad de las zonas residenciales a las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDARs), como consecuencia del crecimiento descontrolado de las ciudades y el aumento de las expectativas ciudadanas con respecto a los estándares de calidad ambiental exigidos a las compañías que explotan estas EDARS, han provocado un aumento substancial del número de quejas por contaminación odorífera en los últimos años. Mientras que en Europa la contaminación por malos olores afecta a entre un 13 y un 20 % de la población, en algunas ciudades españolas como Madrid o Barcelona el porcentaje de población afectada puede alcanzar hasta un 25 %, estando los malos olores de EDARs entre los más desagradables según los expertos.

Consecuencias de exposición a emisiones odoríferas

Aunque no constituyen una causa directa de enfermedad, una exposición continuada a emisiones odoríferas intensas puede afectar negativamente a la salud humana, causando nauseas, dolores de cabeza, insomnio, pérdida del apetito, problemas respiratorios, etc. Además, estas emisiones odoríferas conllevan un alto riesgo ocupacional en recintos poco ventilados de las EDARs, puesto que el sulfuro de hidrógeno en algunas ocasiones puede llegar a alcanzar concentraciones letales de hasta 300 ppm. La contaminación por malos olores conlleva además un importante coste económico. Por ejemplo, se estima que las casas situadas a una distancia inferior a 1 milla de una fuente intensa de malos olores pueden llegar a costar hasta un 15 % más baratas.

Por consiguiente, la minimización y eliminación de emisiones odoríferas se están convirtiendo en dos de los principales retos a nivel mundial de las compañías explotadoras de EDARs, cada día más preocupadas por su imagen pública. En España, las vigentes legislaciones en municipios como Bañolas, San Vincent de Raspeig, o Lliça de Vall, o el recientemente aprobado Decreto 239/2011 por el que se regula la calidad del medio ambiente atmosférico y se crea el Registro de Sistemas de Evaluación de la Calidad del Aire en Andalucía, suponen para las EDARs una presión adicional en materia de gestión de la contaminación por malos olores.

Análisis de sostenibilidad económico-ambiental

Las tecnologías biológicas para el tratamiento de olores (biofiltros, biofiltros percoladores y biolavadores) han ido ganando importancia en los últimos años frente a las tecnologías físico-químicas convencionales (lavadores químicos y filtros de adsorción). En este contexto, es necesario disponer de datos comparativos entre tecnologías en términos de sostenibilidad para realizar una selección fundamentada. Estos nuevos criterios están desbancando gradualmente a los tradicionales criterios puramente económicos basados en la concentración de olor (o de un contaminante de referencia, generalmente el H2S) y el flujo a tratar.

El Grupo de Tecnología Ambiental del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente de la Universidad de Valladolid llevó a cabo junto con la Ingeniería Norteamericana CH2MHill (MsC Bart Kraakman) un análisis de sostenibilidad económico-ambiental para las tecnologías de tratamiento de olores más comúnmente empleadas en EDARs basándose en datos reales recopilados de instalaciones a escala real: biofiltro, biofiltro percolador , difusión en lodos activos, lavador químico, filtro de adsorción en carbono activo y tecnología híbrida biotrickling + adsorción.

El análisis de sostenibilidad se basó en la metodología publicada por el IChemE – Sustainability Metrics, usando diseños de sistemas capaces de garantizar una eliminación de olor del 95 % y de H2S del 99 %. Los resultados detallados del estudio se pueden consultar en "Estrada J.M, Kraakman N.J.R, Lebrero R, Muñoz R. (2012) A sensitivity Analysis of Process Design Parameters, Commodity Prices and Robustness on the Economics of Odour Abatement Technologies. Biotechnology Adv. 30:1354-1363" y "Estrada J, Kraakman B, Muñoz R, Lebrero R (2011) A comparative analysis of odour treatment technologies in wastewater treatment plants. Environ. Sci&Technol. 45: 1100-1106".

Tecnologías biológicas: ventajas y desventajas

Las tecnologías biológicas presentan menores impactos medioambientales que sus homólogos físico-químicos, en cuanto a consumo de reactivos químicos y consumo energético. Su mayor desventaja es, sin embargo, los altos consumos de agua que presentan, aunque la utilización de efluentes secundarios o agua parcialmente tratada podría reducir enormemente este impacto ambiental. En el caso particular de la Biofiltración, se aprecian consumos importantes de material de empaque, debido a la corta durabilidad de los empaques orgánicos que se utilizan habitualmente (1-2 años), y unas altas necesidades de terreno debido a los elevados tiempos de residencia requeridos por estas tecnologías (≈1-2 min) en comparación con los 2-15 s que se emplean en filtros de carbón activo, lavadores químicos o biofiltros percoladores. En cuanto a las emisiones a la atmósfera, éstas van ligadas a la eficacia de eliminación de cada una de las tecnologías, siendo la adsorción y la tecnología híbrida las que presentan mejores resultados (menores emisiones). La incineración no resulta una alternativa viable para el tratamiento de olores como demuestran sus elevados consumos energéticos y emisiones de CO2 derivados de la utilización de un combustible auxiliar.

Ventajas y desventajas de las tecnologías físico-químicas

Las tecnologías físico-químicas evaluadas presentan valores de costes de inversión muy bajos (3-4 € (m3 h-1)-1) en comparación con las biológicas (5-11 € (m3 h-1)-1), pero por el contrario, sus costes de operación son significativamente más elevados. Las tecnologías biológicas, por otra parte, muestran mayores costes de inmovilizado pero menores costes de operación, con la excepción del sistema de difusión en lodos activos que presenta unos bajos costes de inmovilizado si la planta dispone per se de un sistema de aeración por burbujeo. También se observa un fuerte efecto de economía de escala en los costes de inmovilizado, que es mayor en el caso de las tecnologías biológicas y obliga a definir cuidadosamente el flujo a tratar a la hora de realizar una correcta evaluación de costes.

Conclusiones

Para poder incluir estas discrepancias en el análisis a largo plazo se puede aplicar el concepto de valor actual neto, que incluye los gastos acumulados durante la operación en el tiempo de vida una determinada tecnología (por lo general 20-30 años). Un análisis detallado de los resultados obtenidos en el estudio de sostenibilidad nos permite concluir que por su competitividad económica y a sus bajos impactos ambientales, la difusión en tanques de lodos activos y los biofiltros percoladores se presentan como las tecnologías más prometedoras a gran escala para los próximos años.

Sobre el autor: Raúl Muñoz Torre es profesor contratado doctor permanente del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente de la Universidad de Valladolid. Ingeniero Químico por la Universidad de Valladolid (2001) y Doctor en Biotecnología Ambiental (2005) por la Universidad de Lund (Suecia), Raúl Muñoz ha sido investigador Juan de la Cierva (2005/2008) e investigador Ramón y Cajal (2008/2012). Es, además, autor de 83 artículos científicos en revistas indexadas JCR, de 5 capítulos en libros internacionales, de 7 nacionales y de 7 tesis doctorales dirigidas. Sus áreas de investigación son: procesos biológicos de tratamiento de gases y tratamiento de aguas residuales en fotobiorreactores. Índice de Hirst: 20.

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