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Investigadores del grupo CALAGUA optimizan la recuperación de nitrógeno y fósforo de aguas residuales


02/03/2026

I+D+i
Investigadores del grupo CALAGUA optimizan la recuperación de nitrógeno y fósforo de aguas residuales
 
  • El estudio, publicado en la revista científica Journal of Water Process Engineering, ha sido desarrollado por Silvia Hernández, Ramón Barat, Joaquín Serralta, Alberto Bouzas y Jordi Carrillo
  • El grupo CALAGUA demuestra que la electrodiálisis en dos etapas permite recuperar nitrógeno y fósforo, cumpliendo la normativa europea de vertido y reduciendo significativamente la demanda energética
 
El grupo CALAGUA UV-UPV, integrado por investigadores del Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA) de la Universitat Politècnica de València y el Departament d'Enginyeria Química de la Universitat de València, ha demostrado que es posible optimizar la recuperación de nutrientes presentes en aguas residuales urbanas mediante electrodiálisis, reduciendo significativamente el consumo energético y facilitando su reutilización en agricultura.
 
El estudio, publicado en la revista científica Journal of Water Process Engineering, ha sido desarrollado por Silvia Hernández, Ramón Barat, Joaquín Serralta, Alberto Bouzas y Jordi Carrillo.
 
La investigación analiza cómo mejorar la eficiencia energética de sistemas de electrodiálisis aplicados al efluente de un reactor anaerobio de membranas (AnMBR), una tecnología avanzada que permite obtener agua de alta calidad y concentraciones superiores de nutrientes en comparación con los tratamientos convencionales.
 

Un paso más hacia la economía circular del agua

 
La investigación parte de un contexto claro: el crecimiento de la población y la creciente demanda de fertilizantes obligan a buscar alternativas sostenibles para recuperar nitrógeno y fósforo. Mientras que la producción convencional de fertilizantes nitrogenados conlleva un elevado consumo energético, el fósforo es un recurso no renovable con reservas limitadas.
 
“El objetivo es evaluar la electrodiálisis como proceso de concentración del efluente de un sistema AnMBR, logrando, por un lado, una corriente concentrada rica en nitrógeno y fósforo”
 
En este contexto, las aguas residuales urbanas constituyen una fuente alternativa para la recuperación de nutrientes, cuyas concentraciones suelen ser insuficientes para una recuperación eficiente sin una etapa previa de concentración.
 
“El objetivo era evaluar la electrodiálisis como proceso de concentración del efluente de un sistema AnMBR, logrando, por un lado, una corriente concentrada rica en nitrógeno y fósforo, apta para su valorización en posteriores procesos de recuperación de nutrientes, y, por otro, una corriente diluida que cumpliera los límites europeos de vertido establecidos en la DIRECTIVA (UE) 2024/3019”, explica Ramón Barat, responsable del grupo CALAGUA-IIAMA.
 
“Los investigadores evaluaron distintas configuraciones operativas con el fin de identificar la alternativa que minimizara el consumo energético, manteniendo eficiencias elevadas de eliminación y recuperación”
 

Trabajo de campo

 
El trabajo experimental se desarrolló mediante ensayos prolongados con agua residual real procedente de una planta piloto AnMBR ubicada en la EDAR de Carraixet, en Valencia.
 
Los investigadores evaluaron distintas configuraciones operativas con el fin de identificar la alternativa que minimizara el consumo energético, manteniendo eficiencias elevadas de eliminación y recuperación.
 
Concretamente, analizaron diferentes modos de operación de la fuente de alimentación, su funcionamiento en una y dos etapas, variaciones en el número de pares de celda, periodos de relajación y distintas concentraciones iniciales de nutrientes.
 
“Los resultados mostraron eficiencias elevadas en todos los casos: la eliminación alcanzó valores medios del 88,8 % para el nitrógeno y del 79,6 % para el fósforo, mientras que la recuperación se situó en 80,2 % y 73,6 %, respectivamente”, indica Silvia Hernández, autora principal de la investigación.
 

Configuración óptima

 
La configuración más eficiente fue la operación en dos etapas con 20 pares de celda, que permitió cumplir los límites de vertido europeos y obtener un concentrado con 844 mg N-NH4/l y 114 mg P-PO4/l.
 
Además, esta configuración logró una demanda energética especialmente baja: 0,17 kWh por m3 de agua tratada, 4,05 kWh por kilogramo de nitrógeno recuperado y 29,92 kWh por kilogramo de fósforo recuperado.
 
“Los ensayos demostraron que la operación en dos etapas y el aumento del número de membranas reducen significativamente el consumo energético, mientras que los periodos de relajación o la inversión de polaridad no aportaron mejoras sustanciales en estas condiciones de trabajo”, señala la investigadora del grupo CALAGUA-IIAMA.
 
“La electrodiálisis constituye una tecnología viable para recuperar nutrientes del efluente de AnMBR en condiciones reales y a largo plazo, optimizando simultáneamente la eficiencia energética y el cumplimiento normativo”
 

Conclusiones del estudio

 
Por todo ello, los investigadores concluyen que la electrodiálisis constituye una tecnología viable para recuperar nutrientes del efluente de AnMBR en condiciones reales y a largo plazo, optimizando simultáneamente la eficiencia energética y el cumplimiento normativo.
 
“Este avance contribuye a reducir la dependencia de fertilizantes sintéticos de alto coste energético, disminuir el riesgo de eutrofización en masas de agua receptoras, impulsar la reutilización segura del agua regenerada y avanzar hacia un modelo de economía circular en el tratamiento de aguas residuales”, concluye Joaquín Serralta, investigador del IIAMA participante en el estudio.
 

Fuente iiama.webs.upv.es


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