Diseño y evaluación de un proceso de tratamiento de aguas servidas en base a celdas de combustible microbiológicas

Abstract

En este trabajo se presenta un modelo matemático que permite diseñar y evaluar técnico-económicamente una planta de tratamiento de aguas servidas cuya etapa de tratamiento secundario se basa en la tecnología de celdas de combustible microbiológicas. Para establecer el diseño de este proceso, se toma un caso base de 700 L s-1 y se considera el DS90 para fijar la calidad del efluente de salida. Las celdas de combustible microbiológicas se modelan en base a la cinética electroquímica y los fenómenos de transporte asociados al sistema en particular, mientras que las demás operaciones unitarias del proceso se basan en modelos reportados en bibliografía. Con respecto al tratamiento convencional de lodos activados, el proceso propuesto disminuye la producción de lodos en un 10%, el requerimiento de electricidad en un 70%, y las dimensiones de los equipos después de la etapa asociada a las celdas en hasta un 50%, aproximadamente. Sin perjuicio de lo anterior, la disminución del requerimiento energético se asocia en un 90% a la generación y valorización de biogás en el proceso. De la evaluación económica del proyecto con celdas de combustible microbiológicas, se puede rescatar que el CAPEX corresponde a 1.300 MMUSD y el OPEX (sin la depreciación de los activos fijos) corresponde a 40 MMUSD. Con respecto al tratamiento convencional, el ΔVAN entre ambos proyectos es de 1.000 MMUSD, con lo cual se concluye que no es rentable usar este tipo de tecnologías en el proceso de tratamiento de aguas servidas. Por último, y en base al estudio técnico-económico de la tecnología estudiada, se descarta el atractivo de esta en la industria sanitaria bajo las condiciones presentadas en este informe. Sin embargo, para encausar de mejor maneras las investigaciones futuras, se propone profundizar el análisis de la eficiencia energética de este tipo de celdas con foco en los aspectos cinéticos que la componen. Además, se sugiere investigar la aplicación de estas tecnologías en otros nichos como el de los sensores biológicos para la determinación instantánea y en línea de DBO.