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Lodo y ceniza para abonar el campo

Ascensión Ciruelos Calvo y Montserrat Gómez-Cardoso Bernet cogiendo muestras de cenizas volantes para eliminar los metales pesados que contiene el lodo.
Ascensión Ciruelos Calvo y Montserrat Gómez-Cardoso Bernet cogiendo muestras de cenizas volantes para eliminar los metales pesados que contiene el lodo. / José Vicente Arnelas
  • Investigadores extremeños llevan a cabo un estudio para resolver problemas de gestión procedentes de estaciones de tratamiento de agua y de plantas de biomasa

Convertir residuos en productos beneficiosos. Ese es el objetivo principal del proyecto Life iCirBus-4Industries, una investigación que pretende ayudar a resolver los problemas de gestión procedentes de las plantas de biomasa, donde se generan cenizas volantes, y de estaciones de tratamiento de agua, donde se obtienen lodos de depuradora. «Ambos tienen un impacto importante en el medio ambiente y nosotros queremos aportar valor obteniendo fertilizantes para su uso en el campo y materiales de construcción», explica Ascensión Ciruelos Calvo, licenciada en Químicas, responsable del proyecto y técnico de I+D+i del área de laboratorio del Centro Tecnológico Agroalimentario Extremadura (Ctaex).

Esa entidad es una de las participantes en esta investigación que arrancó a principios de 2016 a través de un consorcio formado por ocho entidades extremeñas que esperan obtener los resultados previstos en el año 2021. Será después de realizar un trabajo conjunto en el que participan los centros tecnológicos Intromac y Ctaex, el primero especializado en materiales de construcción y el segundo en agricultura y tecnología alimentaria, la Agencia Extremeña de la Energía, FCC Aqualia, DISAIM Ingeniería, ENCE Energía Extremadura, Estructuras y Placas Extremadura y la consultora estratégica Gestiona Global.

Para ello estarán en continua comunicación. Y es que cada uno de los integrantes es indispensable en el proceso. Por una parte, las plantas de tratamiento de agua. En ellas se originan los lodos que, debido a los procesos físico-químicos implicados, tienden a concentrar metales pesados y trazas de compuestos orgánicos poco biodegradables, así como organismos potencialmente patógenos. En las 25 estaciones de depuración(EDAR) gestionadas por Aqualia en Extremadura tratan 75.000 metros cúbicos de agua residual al día aproximadamente. Esto significa que generan 22.000 Tm/año de lodo al año, cantidad que se encarga de retirar una gestora de residuos, según detalla Ángel Encinas Bogeat, del departamento de Innovación y Tecnología de Aqualia.

Por otro lado, las plantas de energía. En este caso, se trata de ENCE Energía Extremadura S.L., una planta de producción eléctrica en régimen especial (biomasa) de 20 megavatios que permite alcanzar una producción anual de 130 millones de kWh/año, ubicada en el término municipal de Mérida. Es en ella donde 'nacen' las cenizas volantes. En concreto 1.415 toneladas anuales según los datos del ejercicio de 2015. Por su retirada, la planta emeritense paga entre diez y 13 euros por tonelada.

«El lodo es rico en nutrientes como nitrógeno y fósforo y contiene materia orgánica valiosa, que hacen que la dispersión de este tipo de residuos como fertilizante o mejorador orgánico del suelo sea adecuado. Sin embargo, hay que eliminar los metales pesados y es ahí donde entran en juego las cenizas», detalla Ascensión.

Estas se convierten en material de adsorción (no confundir con absorción) para el tratamiento de aguas. «Estamos desarrollando la primera parte del proyecto, donde hemos descubierto que la capacidad de adsorción es buenísima. Estamos hablando de un cien por cien de esos metales pesados», detalla Montserrat Gómez-Cardoso Bernet, responsable de servicios analíticos del Centro Tecnológico Agroalimentario de Extremadura, que se está encargando de realizar los ensayos en laboratorio.

En estos momentos, están intentando desarrollar un prototipo que realice el proceso de la mejor manera posible. «Lo más complicado está siendo encontrar el modo de unir estos dos elementos sin que se mezclen. Hemos probado con columnas de laboratorio, así como mediante vacío y presión, pero lo más efectivo es el uso de una malla en la que se introducen las cenizas y a partir de la cual interaccionan con el lodo sin llegar a mezclarse», añade Bernet.

Una vez que se obtenga el sistema adecuado se probará el producto en el campo con cuatro tipos de cultivos dentro de la finca experimental de Ctaex. Todo con el fin de crear fertilizantes y enmiendas orgánicas en los suelos, y regular su uso, de tal forma que se eviten efectos nocivos. Hasta ahora, han creado también una pila de compostaje, que es fertilizante orgánico, con un diez por ciento de lodo en su composición.

«No tenemos mucho margen de maniobra y hay que ser muy estrictos con los costes de este proceso», apunta Ciruelos Calvo, quien destaca que «en los últimos años se ha investigado la eliminación de metales pesados a través de diferentes estrategias como la precipitación química, la extracción con disolvente, el intercambio iónico, la ósmosis inversa o la adsorción». Ella dice que «la adsorción parece ser la técnica más adecuada para la eliminación de metales pesados de las aguas residuales».

Explica que «se han utilizado diferentes materiales con una alta capacidad de adsorción como carbón activado, alúmina, sílice y óxido férrico» y asevera que «cada vez hay mayor interés en la investigación de alternativas de bajo coste en comparación con los anteriores». Con esas palabras, se refiere a las cenizas volantes que, además de ser utilizadas como agente de eliminación, servirán para crear distintos materiales de construcción reciclable.

Las cenizas volantes se han incorporado de maneras diferentes en la fabricación de compuestos de ladrillos, hormigón y cemento, tales como losas, vigas, columnas, paneles de pared, láminas, tubos, etc. También se usan como material para la construcción de carreteras y de relleno en la construcción de presas.

«Ya hemos dado los primeros pasos», apuntan desde Intromac mientras muestran algunas de esas pruebas. Su proyecto cuenta ya con antecedentes de otras investigaciones que demuestran su viabilidad. Tanto es así que se han elaborado los primeros materiales de construcción hechos al 100 por cien con este desecho. Están siendo fabricados en una factoría en China, país en el que cientos de millones de toneladas de ceniza volante contaminan el aire.

Los ladrillos y bloques para pavimentación, hechos todos con un cien por cien de ceniza volante, conocidos como Flash Bricks, son un 20 por ciento más ligeros y más resistentes que sus homólogos de arcilla. Esto significa un ahorro adicional de emisiones, pues para estructuras del mismo tamaño se necesita menos acero y los cimientos pueden ser menos profundos con el consiguiente ahorro de hormigón.

A ello se suman investigaciones anteriores como la llevada a cabo por la Escuela Politécnica Superior de Linares de la Universidad de Jaén, que han evaluado la viabilidad de utilizar las cenizas procedentes del proceso de combustión de biomasa como material alternativo al cemento en la elaboración de bloques de construcción. Tras un análisis de las características físicas, químicas y mineralógicas, los científicos concluyeron que las cualidades de los productos obtenidos los convierten en una alternativa sostenible. Así se desprende del estudio titulado 'An evaluation of bottom ash from plant biomass as a replacement for cement in building blocks', que en castellano significa 'Una evaluación de las cenizas a partir de la biomasa vegetal para reemplazar el cemento en bloques de construcción'.

Para determinar la utilización de las cenizas como material de construcción, los investigadores evaluaron el efecto que la adición de diferentes proporciones de ceniza de fondo (desde el 10% hasta el 90%) tiene sobre las propiedades físicas, químicas, mecánicas y mineralógicas de las muestras obtenidas mediante la sustitución parcial de cemento Portland por cenizas de biomasa, así como el estudio de su posible impacto en el entorno medioambiental.

Resultado en espera

Sistema de deshidratación de fangos en una EDAR.

Sistema de deshidratación de fangos en una EDAR.

Los resultados finales de la investigación extremeña tendrán que esperar hasta el año 2021, cuando se dé por concluido este proyecto que cuenta con un presupuesto que supera los dos millones de euros y con el que se pretende cerrar el ciclo de los residuos de una forma controlada y respetuosa con el medio ambiente.

«Queremos poner en práctica el concepto de economía circular a través de acciones centradas en el uso en cascada de los residuos de las industrias regionales de energía de biomasa y depuración de aguas, para convertirse en nuevos productos ecológicos validados para las industrias de materiales de construcción y fertilizantes», destacan desde los centros de la región Ctaex e Intromac, que apuntan a la estrategia 2020 que contempla la Unión Europea para la eficiencia de los recursos.

«Quieren apartarse de la economía lineal, donde se extraen los materiales de la tierra para fabricar los productos, usarlos y luego eliminarlos, e ir hacia una economía circular, que se basa en un nuevo modelo de sociedad que utiliza y optimiza los stocks y los flujos de materiales, energía y residuos. Lo hace con el objetivo de hacer eficiente el uso de esos recursos», concluyen los investigadores que llevan a cabo este proyecto.