De las aguas residuales al agua de elaboración de cerveza: soluciones innovadoras de reutilizar el agua
El agua, una molécula tan sencilla y, al mismo tiempo, imprescindible, se enfrenta actualmente a un desafío nunca antes visto. Los fenómenos climáticos extremos, el crecimiento de la población y la mayor demanda urbana suponen una carga extraordinaria para los recursos de agua dulce a nivel mundial. Para 2030, se espera que la demanda global de agua supere la oferta disponible en un 40 %.[1] La escasez de agua ya se deja notar en todo el mundo: una de cada cuatro ciudades sufre incertidumbre en el abastecimiento de agua.[2] Incluso países con abundantes recursos hídricos, como Alemania, han experimentado cuellos de botella en los últimos años.[3] Ante la continua creciente demanda de agua a escala global, la necesidad de sistemas hídricos inteligentes y resilientes y de recursos localmente disponibles es más urgente que nunca.
La reutilización de aguas residuales tratadas es una solución prometedora y ya se está aplicando de manera innovadora. Uno de los ejemplos es ReUSE BREW: en este proyecto, el agua reciclada se trata convirtiéndola en agua de gran calidad para la producción de cerveza. Demuestra de manera impresionante que las tecnologías avanzadas de reutilización del agua no solo son técnicamente viables, sino también prácticas y seguras incluso para aplicaciones que, tradicionalmente, requieren agua potable de la máxima calidad.
¿Por qué es tan importante la reutilización justo ahora?
La reutilización del agua no es un concepto futurista. Ya en el pasado, ha habido regiones y comunidades que han reutilizado el agua de distintas formas para la agricultura, la industria o, indirectamente, para el suministro de agua potable. Algunos ejemplos notables son el Groundwater Replenishment System en el Condado de Orange (California) o la Goreangab Water Reclamation Plant en Windhoek (Namibia), que llevan décadas introduciendo aguas residuales tratadas en el suministro de agua potable municipal sin consecuencias para la salud pública.
Hoy en día, la importancia de la reutilización del agua se ve impulsada por claras tendencias ecológicas y sociales. Las fuentes de agua dulce se agotan más rápidamente de lo que se pueden regenerar. El cambio climático incrementa la frecuencia de las sequías y las olas de calor, mientas la urbanización concentra la demanda en regiones que ya están sufriendo estrés hídrico.[4] En España y Grecia, entre otros países del sur de Europa, se está impulsando especialmente la reutilización del agua para el riego agrícola. Pero Alemania, Francia y otros países también asisten al inicio de un número creciente de proyectos.
Las aguas residuales constituyen un recurso particularmente prometedor, porque se generan de forma continua, con independencia de las sequías o los periodos de escasez de lluvias. El tratamiento de las aguas residuales para su reutilización suele ser más sostenible y económico que otras alternativas, como el transporte de agua a grandes distancias desde embalses. Singapur nos presenta un ejemplo impresionante: allí, las aguas residuales tratadas cubren ya alrededor del 40 % de la demanda nacional de agua, y la tendencia va en aumento.[5] Sin embargo, hasta ahora solo se reutiliza alrededor del 11 % de las aguas residuales en todo el mundo.[6] Esto no se debe tanto a una falta de potencial como a la ausencia, en muchos lugares, de la infraestructura necesaria, el marco regulador y las inversiones en modernas tecnologías de tratamiento.
ReUSE BREW aprovecha este potencial, apenas explotado hasta ahora, y no solo lo hace para elaborar una bebida. El proyecto también pretende iniciar un importante debate sobre el papel fundamental que desempeña la reutilización del agua en la creación de sistemas hídricos más fiables y resistentes de cara al futuro.
Un cambio revolucionario sostenible en el vaso de cerveza
ReUSE BREW surgió de la colaboración entre Xylem, un proveedor global de soluciones para el agua, y la Universidad Técnica de Múnich. El objetivo es dar visibilidad al rendimiento y la madurez operativa de las tecnologías avanzadas de tratamiento de aguas. El proyecto tiene una misión tanto simbólica como práctica: demuestra que las aguas residuales se pueden tratar hasta el punto de posibilitar un proceso de elaboración de cerveza seguro. Al menos es un ámbito en el que los consumidores esperan la máxima pureza y el mejor sabor. Cada etapa del tratamiento se ha diseñado para incrementar gradualmente el grado de pureza de las aguas residuales hasta que alcancen o superen la calidad de agua potable requerida para la elaboración de cerveza.
Para la edición de este año de ReUSE BREW, Xylem colabora con participantes en el proyecto Nutzwasser (agua de uso industrial)[7], entre los que se encuentra la planta depuradora municipal de Schweinfurt, Alemania. En el marco de este proyecto de agua de uso industrial, investigadores y expertos estudian cómo utilizar procesos de reutilización altamente desarrollados en condiciones reales y a diferentes escalas. Por ejemplo, para el riego en la agricultura, para zonas verdes urbanas o para otras aplicaciones en el marco de las estrategias hídricas regionales.
El proyecto Nutzwasser se encuentra actualmente en fase de demostración en la planta depuradora de Schweinfurt y trata las aguas residuales mediante una combinación de distintas fases de tratamiento. Dichas fases incluyen la filtración, la ozonización, el carbón activado biológicamente (CAB), la filtración con carbón activado granular (CAG) y la desinfección por radiación ultravioleta. Para elproyecto ReUSE BREW, el agua se extrae tras la desinfección con radiación ultravioleta y, a continuación, se trata adicionalmente mediante nanofiltración y oxidación avanzada basada en la radiación ultravioleta (UV-AOP). Varias etapas de tratamiento secuenciales garantizan la eliminación de las partículas nocivas restantes y el cumplimiento de los estrictos requisitos de calidad y seguridad del agua para el consumo humano.
Cómo se trata el agua para su uso en ReUSE BREW
El procedimiento de preparación comienza en la planta de tratamiento de aguas de Schweinfurt. A continuación, el agua se sigue tratando en la cátedra de gestión del agua urbana de la Universidad Técnica de Múnich, hasta que cumple los requisitos para la producción de cerveza. Por último, llega a la planta cervecera experimental de la Universidad Técnica de Múnich, donde el agua se emplea para elaborar Helles, una variedad de cerveza rubia típica de Baviera.
1. Tratamiento convencional de las aguas residuales
En la planta depuradora de Schweinfurt , las aguas residuales no depuradas se someten a procesos de tratamiento mecánico y de eliminación biológica de nutrientes. En esta fase, se eliminan los sólidos y se reduce la cantidad de partículas nocivas habituales, tales como sustancias orgánicas, fósforo y nitrógeno. Las aguas residuales tratadas en esta fase son aptas para su reintroducción en ríos, aunque todavía contienen trazas de microimpurezas orgánicas, tales como restos de medicamentos o componentes de productos de cuidado personal, así como microorganismos patógenos que no logra eliminar totalmente el tratamiento convencional de las aguas residuales.
2. Ozonización
En el siguiente paso, tras una filtración se procede al tratamiento con ozono con el sistema de ozono WEDECO GSO de Xylem. El ozono, una forma de oxígeno altamente reactiva, divide moléculas orgánicas complejas difícilmente degradables. En la planta de Schweinfurt se logra eliminar, por este método, más del 80 % de las sustancias indicadoras definidas en la directiva de la UE sobre el tratamiento de aguas residuales urbanas, recientemente revisada. Además, el proceso inactiva más del 99 % de las bacterias y los virus, con lo que logra un sólido nivel de seguridad desde el inicio de la cadena de tratamiento.
3. Filtración con carbón activo biológico
Tras el tratamiento con ozono, el agua pasa a través de filtros con carbón activado en los que se ha desarrollado un biofilm con microorganismos especializados. Estos microorganismos degradan biológicamente los subproductos generados por la oxidación con ozono, mientras que el carbón activado adsorbe las microimpurezas orgánicas restantes. Este enfoque de doble vía reduce aún más la concentración de partículas nocivas restantes.
4. Nanofiltración
La nanofiltración se lleva a cabo empleando una membrana de alta presión (DOW-Filmtec NF 4040). De este modo, se eliminan las sales disueltas y numerosas micropartículas nocivas y microorganismos. A diferencia de la ósmosis inversa, —habitual en instalaciones de reutilización de agua, pero con un alto consumo energético y retos derivados de la necesaria eliminación del concentrado—, la nanofiltración ofrece un equilibrio óptimo entre rendimiento de depuración y eficiencia energética. Por eso, este paso resulta idóneo para el proyecto ReUSE BREW.
5. Oxidación avanzada
El último nivel de seguridad radica en un proceso de oxidación avanzada efectuado mediante el MiPro Advanced Oxidation Process de Xylem. En este proceso se combinan peróxido de hidrógeno y radiación UV para generar radicales hidroxilo altamente reactivos y eliminar los contaminantes restantes. En el proceso ReUSE BREW, una concentración de peróxido de hidrógeno de 1 mg/L y una dosis de radiación ultravioleta de aproximadamente 3000 mJ/cm² garantizan la eliminación adicional del 90 % de los productos químicos restantes y la desactivación del 99,9999 % de los patógenos (eliminación 6 log).
No es solo cuestión de cerveza: la importancia mundial de la reutilización del agua
En el transcurso del proyecto ReUSE BREW, se tratan unos 6000 litros de aguas residuales, para generar aproximadamente 4000 litros de agua de gran pureza que servirá para producir entre 1500 y 1800 litros de cerveza. Pero ReUSE BREW es mucho más que una demostración científica y una bebida extraordinaria. El proyecto hace que la reutilización del agua sea comprensible y accesible.
Ante la creciente escasez de agua, la reutilización del agua desempeñará un papel clave en la gestión de los recursos hídricos. Las tecnologías probadas, como las del proyecto ReUSE BREW, se pueden transferir a aplicaciones tales como el riego, el uso industrial o el tratamiento de agua potable, contribuyendo así a atenuar la carga de los recursos hídricos subterráneos y superficiales.
Un brindis por el futuro
El proyecto ReUSE BREW muestra, de manera impresionante, que las aguas residuales no son un residuo. Constituyen un recurso valioso que espera convertirse en un agua potable segura y de extraordinaria pureza. Gracias al uso de tecnología avanzada, precisión científica y una comunicación innovadora, la iniciativa contribuye a transformar la percepción y a impulsar un uso más amplio de las tecnologías de reutilización del agua.
En un mundo donde el estrés hídrico es una realidad desde hace bastante tiempo, proyectos como ReUSE BREW ponen de relieve el potencial del agua tratada para reforzar la seguridad hídrica de las futuras generaciones.
Dr. Uwe Hübner, Senior Sales & Process Engineer, Water Reuse & AOP, Xylem Water Solutions
Prof. Dr. Jörg E. Drewes, Cátedra de gestión del agua urbana, Universidad Técnica de Múnich
Prof. Dr. Thomas Becker, Cátedra de tecnología de elaboración de cerveza y bebidas, Universidad Técnica de Múnich