La implementación de reactores anaeróbicos a gran escala ( > 1,000 m³) tuvo lugar entre los años 80 y 90 en varios países de Latinoamérica como Brasil, Colombia y México, así como en países asiáticos como India, Ghana, Medio Oriente, etc.
Específicamente en Brasil, el uso de reactores UASB para el tratamiento de aguas residuales se introdujo en la década de 1980, cuando los proyectos fueron iniciados por varios grupos de investigación nacionales e ingenieros que trabajan en el sector.
Específicamente en el estado de Paraná, los ingenieros de la Companhia de Saneamento do Paraná (Sanepar) interactuaron con el Prof. G. Lettinga, en la década de los 80
De esa colaboración surgió el diseño de los reactores anaeróbicos de lecho fluidizado (RALF), una variante del reactor UASB, muy empleado por Sanepar.
A nivel mundial la confianza en la utilización de procesos anaeróbicos se ha restablecido en las últimas décadas como resultado de la intensificación de estudios e investigaciones en el área, así como de la experiencia obtenida con la operación de reactores a gran escala.
En el caso de Brasil, una contribución importante a la consolidación y difusión de la tecnología anaeróbica para el tratamiento de aguas residuales provino del Programa de Investigación de Saneamiento Básico (PROSAB), desarrollado entre los años 1997 y 2007
De hecho, las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR/EDAR) compuestas por reactores UASB seguidos de postratamiento aeróbico generalmente permiten una reducción en los costos de inversión (CAPEX) de entre 20-50% y los costos operativos (OPEX) de más del 50%, en comparación con las estaciones convencionales de lodos activados
Este es uno de los factores responsables del aumento en los niveles de tratamiento de aguas residuales en América Latina
En este contexto, se observa que los reactores UASB son la principal tendencia actual en el tratamiento de aguas residuales en Brasil, como tratamiento único o bien seguido de algún tratamiento secundario.
Según una encuesta realizada por Chernicharo et al. (2018), aproximadamente el 40% de las PTAR ubicadas en las regiones sur, sudeste y medio oeste de Brasil utilizan reactores UASB en su proceso de tratamiento. Esto también nos permite afirmar que el país tiene el mayor parque de reactores anaeróbicos del mundo, para el tratamiento de aguas residuales municipales.
Además de la simplicidad operativa de los reactores UASB en comparación con los procesos aeróbicos convencionales (lodo activado) o físico-químicos, así como los aspectos financieros mencionados anteriormente, la concentración de biomasa (2-6 g/l ) y la edad del fango (> 30 días) en el reactor son típicamente elevados, lo que reduce significativamente su volumen en relación con otros procesos de tratamiento de efluentes.
Otras ventajas de los reactores UASB son la ausencia de medio de soporte, dado que se tiene un crecimiento disperso de biomasa, la baja producción de lodo y el gasto energético reducido, típico de los sistemas anaeróbicos.
Además, el exceso de fango extraído del sistema ya está densificado y digerido, y se puede dirigir directamente a la unidad de deshidratación
Finalmente, destacamos la posibilidad asociada con la generación y captación de biogás, para su uso para la producción de energía (calor + electricidad) debido a su composición rica en metano.
De acuerdo con resultados recientes del Proyecto Brasil-Alemania para promover el uso de energía de biogás en Brasil (PROBIOGÁS), el contenido promedio de metano en el biogás de los reactores UASB que tratan las aguas residuales municipales varía entre el 70 y 81%, cuyo valor calorífico más bajo es de aproximadamente 10 kWh./ Nm3 .
A pesar de estas ventajas reconocidas, el uso de reactores UASB en Brasil aún presenta desafíos que obstaculizan su máximo rendimiento operativo. Una parte importante de los problemas asociados con estos reactores anaeróbicos se debe a deficiencias en las fases iniciales de diseño. Sin embargo, procesos de construcción inadecuados y problemas operativos y de gestión también han sido reportados en la literatura y por los proveedores de servicios de saneamiento en diferentes regiones del país
Por lo tanto, descuidar la existencia y posponer la solución de estos problemas puede poner en peligro los importantes avances logrados hasta la fecha, impactando el futuro de la tecnología anaeróbica en Brasil.
Los principales temas de interés relacionados con la necesidad de mejoras en el diseño, construcción y operación de los reactores UASB están representados esquemáticamente en la siguiente figura, basada en una extensa encuesta realizada con expertos del sector académico y proveedores nacionales de servicios de saneamiento.
Los temas de interés identificados se informan de manera sintética en la siguiente tabla, que luego han sido desarrollados en NOTAS TÉCNICAS, preparadas el Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em ETEs Sustentáveis (Brasil), para dar apoyo a los diseñadores, constructores y operadores de este tipo de plantas de tratamiento.
Como se señaló en esta nota, los problemas relacionados con el tratamiento de aguas residuales por los reactores UASB pueden estar asociados con deficiencias de diseño, construcción y operación. Además, la ineficiencia de los mecanismos de gestión impide o dificulta el cumplimiento de procedimientos adecuados para la contratación de proyectos, servicios subcontratados, compra de equipos, inspección de obras y disponibilidad de recursos humanos calificados para el correcto funcionamiento de los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Es de destacar que tales problemas de manejo ocurren en la mayoría de las ETE, independientemente de la tecnología de tratamiento utilizada.
Con la colección de notas técnicas los autores esperan contribuir a una mejor comprensión de los diferentes problemas y sus orígenes, así como señalar las mejoras necesarias en el diseño, construcción y operación de reactores anaerobios aplicados al tratamiento de aguas residuales sanitarias.
FCO JAVIER NOVOA NUÑEZ