Matemáticas para describir futuros tratamientos de desinfección de aguas residuales

El Centro de Investigación de la Energía Solar de la Universidad de Almería y la Universidad Rey Juan Carlos participan en este trabajo basado en un modelo que permite predecir la desinfección por radiación solar y oxidación. Denominado foto-Fenton, este proceso es una alternativa a los convencionales, principalmente radiación UVC, ozonización y cloración. Se basa en la generación de radicales oxidantes a partir de agua oxigenada, de pequeñas cantidades de hierro y de luz ultravioleta-visible.


Almería |
23 de septiembre de 2020

El Centro de Investigación de la Energía Solar de la Universidad de Almería y la Universidad Rey Juan Carlos han publicado un estudio en la revista Chemical Engineering Journal detallando este avance para el futuro diseño de tratamientos de aguas residuales.

Aguas residuales.

Su título es ‘Mechanistic modelling of wastewater disinfection by the photo-Fenton process at circumneutral pH’ y recoge los resultados de un trabajo de investigación considerado como pionero en el ámbito internacional. Desarrollado por el CIESOL de la UAL y por la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid, fruto de la política de colaboración habitual de este centro de investigación, desarrolla por vez primera la descripción matemática de los mecanismos de desinfección de aguas residuales mediante el proceso foto-Fenton.

Como contexto general, la reutilización de estas aguas es una necesidad, así reconocida mundialmente para abordar la escasez de agua, en un escenario de cambio climático. Además, a esto se suma que conlleva importantes beneficios con su puesta en práctica, como el ahorro de otras aguas, la reducción de la contaminación y la promoción de una economía circular, entre otros. Pero en el marco actual existen unas 70 regulaciones en todo el planeta para controlar precisamente la reutilización de aguas residuales y responder al desafío de su aplicación para la agricultura, que es su principal uso final. Dicho todo ello, está claro que debe ser catalogado como crucial el disponer de tratamientos de desinfección de aguas residuales eficientes, económicos y sostenibles.

Así, el proceso foto-Fenton se estudia como una alternativa a los convencionales, principalmente radiación UVC, ozonización y cloración. Se basa en la generación de radicales oxidantes a partir de agua oxigenada, de pequeñas cantidades de hierro y de luz ultravioleta-visible. En consecuencia, este proceso puede utilizar radiación solar, por lo que es especialmente interesante para las regiones áridas con gran déficit de agua y una gran disponibilidad de luz solar, como es Almería. Solo cabe mencionar al respecto que el interés mundial por la investigación en aplicaciones del proceso foto-Fenton está aumentando constantemente, superándose las cuarenta publicaciones anuales en revistas científicas de prestigio, en los últimos tres años.

El trabajo, presentado por el Centro de Investigación de la Energía Solar y la Rey Juan Carlos, supone un importante avance para el diseño de tratamientos de aguas residuales con radiación solar, una aplicación en la que ya distintas empresas han mostrado su interés. Han utilizado un modelo cinético de múltiples objetivos – múltiples impactos-, “que representa un compromiso adecuado entre una descripción simplificada para su aplicación en ingeniería y el intento, poco práctico, de describir rigurosamente la diversidad y complejidad de los procesos microbiológicos y químicos implicados en la inactivación de las bacterias».

La aplicación del modelo creado se ha validado con éxito con datos experimentales de inactivación de la bacteria E. coli, principal indicador de contaminación fecal. Así, el modelo permite predecir la desinfección por radiación solar y por oxidación basada en los radicales hidroxilo, tanto cuando se dan de forma individual como su combinación sinérgica, que es lo que caracteriza al proceso foto-Fenton.


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