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Muchas personas al escuchar la palabra "aguas residuales" solo piensan en una masa de suciedad, desagradable e inmunda. De hecho, las aguas residuales son eso y peor: contienen diversas bacterias, hongos, parásitos y virus que afectan negativamente la salud individual y pública. E-coli, salmonela, fiebre tifoidea, lombrices intestinales y hepatitis (A y B) son algunos de los organismos que se encuentran en las aguas residuales. Aunque suena a un mal ambiental irredimible, las aguas residuales en realidad contienen algo de valor: biogás. La capacidad de extraer dióxido de carbono (CO₂) y metano (CH₄) de este subproducto aparentemente terrible tiene enormes implicaciones para la calidad ambiental y la conservación de la energía. Todo comienza con la digestión anaeróbica.
El biogás de las aguas residuales puede alimentar motores de combustión que lo convierten en energía mecánica. A su vez, este dinamismo puede alimentar un generador para producir electricidad. Así, lo que antes era menos que inútil, ahora es un recurso natural. El biogás puede alimentar un vehículo o un sistema de transporte público completo, y de hecho, ambos se utilizan en la actualidad. Como se mencionó anteriormente, el biogás se compone principalmente de dióxido de carbono y metano. También contiene pequeñas cantidades de nitrógeno, hidrógeno y monóxido de carbono. Estos componentes pueden encontrarse en pilas de compost, pantanos, estiércol de ganado, excrementos de animales salvajes, etc. También pueden destilarse de fuentes como las aguas residuales.
No todas las aguas residuales son iguales, al menos en términos de producción de biogás. La cantidad de sólidos dentro de un volumen determinado de agua; dónde se sitúa el agua en el espectro de pH (acidez vs. alcalinidad); y la temperatura, todo influye en la idoneidad de las aguas residuales para el tratamiento de biogás. También lo hace la fuerza orgánica —un término peculiar, sí— que es una medida de cuánto oxígeno se absorbe para descomponer la materia orgánica presente en el agua. Las aguas residuales de baja fuerza pueden tratarse de manera más eficiente aeróbicamente; los sustratos de alta fuerza, anaeróbicamente.
El objetivo del tratamiento de aguas residuales mediante digestor anaeróbico es reducir al mínimo la cantidad de lodo desechable. El agua y el lodo se depositan en un tanque inicial donde permanecen entre 10 y 20 días, calentados a una temperatura justo por debajo de los 100 grados Fahrenheit (37.8°C). No hay presencia de oxígeno. Esto facilita la transformación de la materia orgánica contenida. En el tanque posterior, los materiales constituyentes se tamizan y separan: el lodo se asienta en el fondo del tanque con el agua elevándose por encima. Esto reduce el volumen de materia de desecho que realmente deberá eliminarse. Posteriormente, el lodo se espesa y estabiliza. El resultado de esta actividad de tratamiento de aguas residuales con digestores es que entre el 40 y el 60 por ciento de los sólidos orgánicos que componen el lodo se convierten en CH₄ y CO₂. El metano es el biogás de tratamiento de aguas residuales más útil por su capacidad de combustión. De la producción de biogás a partir del tratamiento de aguas residuales, este CH₄ constituye entre el 60 y el 65 por ciento.
El uso de técnicas anaeróbicas es óptimo cuando la fuerza orgánica de las aguas residuales es mayor. Esto significa que hay más materia orgánica por cada volumen dado de aguas residuales. Esto a veces se cuantifica como más de 4,000 ppm (partes por millón). Tales concentraciones se encuentran a menudo en las aguas residuales provenientes de instalaciones de procesamiento de alimentos y bebidas, por ejemplo, mientras que las emitidas por algunas refinerías y plantas de tratamiento de aguas residuales municipales pueden tener concentraciones de menos de 1,000 ppm e invitar a opciones aeróbicas. En términos de inversión, uso de energía y producción de lodos, la digestión anaeróbica es inferior a la aeróbica.
La Planta de Tratamiento Sur en Renton, Washington, alberga una celda de combustible que convierte 154,000 pies cúbicos de biogás en un megavatio de electricidad cada día. Esta producción es suficiente para abastecer a 1,000 hogares. Debido a que se utiliza, en cambio, para alimentar la planta de tratamiento, le ahorra al Departamento de Recursos Naturales y Parques del Condado de King cerca de $400,000 anualmente. La Agencia de Saneamiento Central de Marín opera una instalación de recuperación de recursos hídricos en San Rafael, CA. A través de la digestión anaeróbica, la CMSA produce casi toda su propia energía, vendiendo el excedente a la red. Esta planta procesa entre 9 y 13 millones de galones de aguas residuales diariamente.
Si su instalación descarga aguas residuales, le interesa asegurarse de que sus peligros se minimicen. Además, también se beneficiará cuando esa descarga tenga un uso práctico en términos de generación de energía. Industrias tan variadas como la agricultura, productos farmacéuticos, petróleo, producción química, manufactura y tecnología de la información deben lidiar con subproductos de desecho en mayor o menor medida. Con la digestión anaeróbica, estos pilares de la economía moderna pueden confiar en que su huella ambiental es menor —incluso invisible— gracias a este principio científico. Mejor aún, hay menos dependencia de los combustibles fósiles y más de lo que antes era un residuo tóxico. La digestión anaeróbica promete un futuro más limpio.
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