Tendencias del agua en aguas residuales para 2024: digitalización de las EDAR

En la era actual de la transformación digital, la adopción de nuevas tecnologías ha revolucionado diversas industrias, y el sector de tratamiento de aguas residuales no es una excepción. A medida que la preocupación por el medio ambiente aumenta, la gestión de las aguas residuales está evolucionado para abordar de manera más eficiente y sostenible los nuevos desafíos.   

Nos encontramos en un momento crítico; las decisiones y acciones que se aborden hoy sobre un bien tan escaso como es el agua marcarán su disponibilidad en los próximos años. Por ello, la implementación de las nuevas tecnologías en 2024 cobra especial relevancia como palanca de cambio; unas tecnologías que ayudarán a mejorar la eficiencia y la calidad del agua tratada.

La revolución tecnológica en las EDAR

1. Automatización y Control  

En la era de la ciencia y la tecnología, la automatización y el control han alcanzado un papel primordial en la optimización y seguridad industrial. Detrás de esta revolución se encuentra la convergencia entre la tecnología operacional (OT) y la tecnología de la información (IT),una sinergia perfecta entre la innovación tecnológica y la eficiencia del sector del tratamiento de aguas residuales.  

A través de sistemas de control y monitorización, la integración de las OT e IT está posibilitando la supervisión y regulación en tiempo real de los procesos, elevando la productividad operativa a otro nivel. El incremento en la variedad y calidad de sensores en el mercado está provocando ya la generación de grandes volúmenes de datos sobre la calidad del agua y la eficiencia de los procesos que intervienen en su tratamiento. Estos datos incluyen mediciones detalladas de concentraciones de contaminantes y parámetros físicos, químicos y biológicos. Sin embargo, el verdadero valor de estos datos reside en la capacidad y el know-how para tratarlos y explotarlos. La mayor cantidad de variables monitorizadas y el aumento de la capacidad de procesamiento, ya sea en local, en la nube o mediante edge-computing, ha permitido crear soluciones robustas y vanguardistas basadas en algoritmos complejos. Este cambio, que ya se está dando en la actualidad, se acelerará durante los próximos años.

  2. Internet de las Cosas (IoT)

El Internet de las Cosas (IoT) está desempeñado un papel indispensable en la revolución de la transformación digital de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR), y cabe esperar un incremento en su implementación en 2024 y los próximos años. Los dispositivos IoT, como medidores inteligentes, están estratégicamente ubicados en puntos clave del sistema de la planta, lo que les permite recopilar datos relevantes en tiempo real y de manera continua. Es cada vez más frecuente que la información generada por los sensores sea transmitida a plataformas centralizadas, donde se procesa y se transforma en datos de alto valor, proporcionando una visión detallada y en tiempo real del estado del sistema.  

La tecnología IoT posibilita la transmisión inalámbrica de las señales de monitorización, lo que favorece un mayor control y supervisión más allá de las instalaciones de la planta. En primer lugar, en el medio receptor del vertido, controlando su calidad y permitiendo la detección de vertidos ilegales. Sin embargo, uno de los avances más significativos ha sido la monitorización en tiempo real de la red de saneamiento de la cuenca vertiente de la EDAR, permitiendo detectar de manera temprana vertidos ilegales a la red y tomar acciones preventivas para mitigar el impacto que este vertido provocará a su entrada en la EDAR. Adicionalmente, hace posible llevar a cabo investigaciones más eficaces para detectar las fuentes contaminantes en su red.  

Además de mejorar la calidad del proceso de depuración, la tecnología IoT también está impulsando una gestión más eficiente de los recursos utilizados en las plantas, como la energía y los reactivos, al optimizar su uso y reducir el desperdicio, lo que conlleva a una reducción de costes los operativos.

3. Big data y analítica avanzada  

La cantidad masiva de información generada por las EDAR se puede aprovechar mediante el uso de técnicas de análisis de datos de big data y analítica avanzada. Al recopilar y analizar datos históricos y en tiempo real, identifica patrones, tendencias y correlaciones que ayudan a optimizar los procesos de tratamiento.  

La analítica avanzada también permite predecir y anticipar problemas potenciales, lo que facilita la toma de decisiones proactivas y la implementación de medidas correctivas antes de que se produzcan incidentes graves. Otro ejemplo de la implementación del big data en plantas de tratamiento de aguas residuales se da en el uso de energía para poner en marcha el sistema de depuración, buscando así el ahorro de costes a través de una máxima optimización y eficiencia energética. Asimismo, el big data se podría implementar para el paso siguiente a la depuración de aguas residuales: la reutilización del agua tratada. Por todas las ventajas que ofrece, el uso del big data y la analítica avanzada serán una de las principales tendencias en 2024.

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4. Tratamiento avanzado y tecnologías innovadoras  

Entre las tecnologías que se están abriendo paso en el sector de la depuración de agua residual urbana, y que son tendencia para 2024, destacan:   

  • Oxidación avanzada: proceso en el que se utilizan reactivos químicos o radicales libres para descomponer contaminantes orgánicos persistentes en el agua residual. Esta tecnología es especialmente efectiva para tratar compuestos químicos resistentes a los métodos convencionales de tratamiento.   
  • Ultrafiltración y ósmosis inversa: mediante la aplicación de alta presión, el agua es forzada a pasar a través de membranas, dejando atrás los contaminantes, lo que resulta en agua purificada apta para su reutilización en diversas aplicaciones.  
  • Oxidación fotocatalítica: se basa en el uso de un catalizador (dióxido de titanio) activado por luz ultravioleta (UV) para descomponer contaminantes orgánicos y microorganismos en aguas residuales. La luz UV activa el catalizador, generando radicales libres que oxidan y degradan los contaminantes.  
  • Reactores con ultrasonidos: utilizan ondas ultrasónicas de alta frecuencia para tratar aguas residuales. Estas ondas crean microburbujas que colapsan violentamente, generando altas temperaturas y presiones que desintegran los contaminantes y microorganismos, logrando una eficiente descontaminación del agua.  
  • Microorganismos mejorados de forma natural o genéticamente: la técnica se basa en el uso de microorganismos naturalmente mejorados para tratar aguas residuales con TOC/COD refractarios o contaminantes específicos. Consiste en seleccionar microorganismos, generar variantes mejoradas y luego introducirlos en el proceso de tratamiento.  
  • Electrocoagulación y electrooxidación: emplea la aplicación de corriente eléctrica para eliminar contaminantes mediante procesos de coagulación y oxidación.  

5. Energías renovables  

La reducción de la huella de carbono y los costes operativos son dos factores fundamentales para una adecuada gestión de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Por tanto, la mejora de la eficiencia energética se ha convertido en uno de los principales objetivos del 2024 para las EDAR, partiendo de cuatro estrategias complementarias entre sí, y que serán cada vez más utilizadas en los próximos años:   

  • Monitorización y control de los consumos en tiempo real: permite desarrollar nuevas estrategias de reducción del consumo energético, así como detectar fallos de manera eficaz y en tiempo real.  
  • Optimización del sistema de aireación de los reactores biológicos: ajustando la cantidad y distribución de aire en los reactores biológicos para maximizar la eficiencia del proceso de tratamiento.   
  • Optimización de la producción de biogás, volumen generado y estrategia de uso: permite incrementar el volumen producido de biogás en el proceso de digestión anaerobia y aplicar estrategias para gestionar su almacenamiento y uso.  
  • Instalación de paneles fotovoltaicos: utilizando energía solar para producir electricidad y cubrir parte de las necesidades energéticas de la EDAR.  

6. Gemelos digitales  

El gemelo digital (digital twin) es una réplica virtual en tiempo real de la planta física, creada a partir de sensores y sistemas de monitorización que recopilan datos de su funcionamiento. Estos datos se envían a un software que procesa y simula el comportamiento de la planta, generando un modelo digital en constante actualización. El gemelo digital permite supervisar y analizar el rendimiento de la EDAR, anticipar posibles problemas y optimizar procesos. Además, sirve como plataforma para probar y simular cambios o mejoras antes de aplicarlos físicamente, reduciendo costes y riesgos operativos.

Estas réplicas virtuales en las EDAR pueden incorporar modelos matemáticos biocinéticos y algoritmos de autocalibración con machine learning, permitiendo simular el comportamiento de los procesos biológicos y físico-químicos en tiempo real, mejorando el rendimiento y la eficiencia de la planta. Por ello, cada vez más gestores apostarán por la implementación de gemelos digitales en las EDAR como herramienta para optimizar la operación.

Por todo esto, la transformación digital y la adopción de nuevas tecnologías van a revolucionar las EDAR en el próximo 2024, mejorando su eficiencia, sostenibilidad y calidad del agua tratada. La automatización, el IoT, el análisis de datos, las tecnologías de tratamiento avanzado, la eficiencia energética y el gemelo digital son solo algunos ejemplos de cómo la digitalización está transformando este sector crucial. A medida que avanzamos hacia el futuro, es fundamental seguir explorando e implementando nuevas soluciones tecnológicas para garantizar una gestión sostenible y eficiente del agua, protegiendo así nuestro medio ambiente.

El informe Water Technology Trends 2024 de Idrica recoge un listado exhaustivo de todas las tendencias que esperamos ver en el sector, incluyendo las que estarán presentes en la digitalización de EDAR.

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