La economía circular es un concepto que se opone al modelo predominante de «economía lineal», en el que los recursos naturales se extraen, se transforman en productos que se comercializan y finalmente se eliminan como residuos. La economía circular considera la importancia de repensar los sistemas de producción y consumo, promoviendo acciones dirigidas a reducir la dependencia de la extracción de recursos naturales y reducir el impacto ambiental, al tiempo que fomenta la innovación y la creación de nuevas oportunidades económicas. En general, busca mantener los productos, componentes y materiales en un ciclo continuo de uso y reutilización, evitando desperdicios, maximizando la eficiencia y favoreciendo la restauración/preservación de los ciclos biogeoquímicos del planeta.
En el ámbito del tratamiento de aguas residuales, el efluente tratado suele verterse en masas de agua, por lo que las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) se diseñan considerando casi exclusivamente la legislación de protección de los recursos hídricos. Además, es bien sabido que muchas de las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes en Brasil presentan problemas operacionales, a menudo derivados de deficiencias en los proyectos y en la ejecución de las obras, lo que conlleva un aumento en los costos de tratamiento, una disminución en la eficiencia y, en algunos casos, incumplimiento de la legislación ambiental.
Además, los subproductos sólidos (residuos tamizados, lodos y espumas) y gaseosos (biogás y emisiones volátiles) generados durante el tratamiento suelen tener como destino final los vertederos y la combustión en la atmósfera. Aunque estas rutas están permitidas por la legislación brasileña, no se sabe si son las más adecuadas, dados los impactos ambientales que pueden tener sobre la atmósfera, el suelo y las aguas subterráneas. En este contexto, se refuerza el papel de la economía circular en la preservación de los ciclos biogeoquímicos del planeta, en particular los ciclos del nitrógeno y el fósforo.
Vía convencional – economía lineal
Ruta con recuperación y uso en agricultura – economía circular
Flujos de nitrógeno en relación con la producción de abonos nitrogenados
El concepto de economía circular puede aplicarse, por ejemplo, mediante el uso del lodo deshidratado y los efluentes generados y tratados en las EDAR. La recuperación de compuestos nitrogenados del efluente y del lodo reduce en última instancia las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), la demanda de fertilizantes químicos y los aportes de nitrógeno a las masas de agua sostenibles. La Federación para el Medio Ambiente del Agua (WEF) ha establecido el concepto de “Instalación de Recuperación de Recursos Hídricos (WRRF)”, en el que la EDAR ya no se considera una generadora de residuos, sino una fábrica de subproductos aprovechables.
Posibilidades de utilización de los subproductos del tratamiento de aguas residuales
Con base en este escenario, la Compañía de Saneamiento Básico del Estado de São Paulo (SABESP) contrató la elaboración de estudios y el diseño conceptual para la implementación de un modelo de economía circular en las EDAR ABC y Suzano -con capacidades de tratamiento de 3.500 m³/s y 1.500 m³/s, respectivamente-, trabajos que ENGECORPS (en consorcio) está llevando a cabo desde agosto de 2024. Ambas EDAR están ubicadas en la región metropolitana de São Paulo, una zona caracterizada por municipios con alta concentración poblacional, entre ellos el más poblado del país, São Paulo, con cerca de 11,5 millones de habitantes (IBGE, 2022).
A mediados de 2024, SABESP pasó por un proceso de privatización y actualmente está gestionada por una empresa privada. La llegada de una entidad privada en la dirección de la empresa fortaleció naturalmente el enfoque en la optimización de las EDAR, la eficiencia energética, el uso de tecnologías limpias y, en consecuencia, la ampliación del concepto de economía circular a otras depuradoras explotadas.
En este contexto, SABESP ha solicitado la inclusión en el contrato (en fase de negociación) de otras dos unidades, también ubicadas en la región: la EDAR São Miguel y la EDAR Barueri. Esta última, con una capacidad de tratamiento de 16 m³/s, es la estación depuradora más grande de Brasil y una de las más grandes de América Latina.
Este cambio tiene como objetivo maximizar la aplicación del modelo de economía circular en las dos estaciones, que actualmente cuentan con proyectos de ampliación en marcha. La EDAR de São Miguel aumentará su capacidad de 1,5 m³/s a 5,5 m³/s, mientras que Barueri alcanzará los 22,5 m³/s al final del plan.
Los estudios contratados comprenden las etapas de diagnóstico físico y operacional, benchmarking y prospección tecnológica, centrados en las especificidades de cada EDAR, estudios de alternativas y, en el caso de la EDAR de Suzano, el diseño conceptual de la alternativa seleccionada.
La EDAR Barueri de SABESP, ubicada en la orilla izquierda del río Tietê
En la etapa de prospección tecnológica, se están identificando y analizando las principales y más prometedoras tecnologías en uso en Brasil y en el extranjero. El objetivo es obtener un panorama completo de las soluciones disponibles a nivel mundial para acelerar los procesos de innovación en las estaciones, promoviendo una mayor eficiencia en el uso de los recursos en consonancia con la realidad brasileña.
Cabe destacar que la investigación de los equipos y proveedores existentes debe centrarse en tecnologías comprobadas en el sector de saneamiento, tanto en Brasil como en el extranjero, y aplicadas a escala real, considerando aspectos como: cuestiones de mercado; costos de adquisición y operación; eficiencia energética; asistencia técnica, facilidad de mantenimiento y acceso a piezas de repuesto; vida útil de los materiales y equipos; capacidad de movilidad (manipulación y transporte de los equipos) y modularidad de los equipos.
Se han realizado levantamientos específicos para cada fase del proceso de tratamiento (sólido, líquido y gaseoso) y, además, se verificaron tecnologías para la generación de energía y la eficiencia energética del proceso, así como el aprovechamiento de los recursos y la recuperación de nutrientes. Finalmente, también se presentaron procedimientos y tecnologías para la eficiencia y optimización del mantenimiento, con el objetivo de lograr el máximo aprovechamiento de los activos de la EDAR y el ahorro de recursos. Los principales procesos indicados y evaluados fueron:
Fase sólida: codigestión, temperatura de digestión anaerobia, compostaje, secado térmico y solar, humedales para el tratamiento de lodos, tratamientos térmicos como pirólisis, incineración y oxidación hidrotérmica, recuperación de fósforo de las cenizas de lodos, precipitación de estruvita, recuperación de arena del tratamiento preliminar y tecnologías de recuperación de nutrientes para su uso en agricultura.
Fase gaseosa: tecnologías de almacenamiento, eliminación de impurezas (sulfuros, COV, CO2, siloxanos, etc.) y utilización del biogás (cogeneración de electricidad y calor (CHP), caldera de gas, secado de lodos con calentamiento de biogás, producción de biometano y producción de hidrógeno verde).
Fase líquida: eliminación biológica de materia orgánica, nitrógeno y fósforo, eliminación físicoquímica de fósforo y carga orgánica, recuperación de amoníaco mediante membranas, etc. También se trataron las tecnologías de reutilización potable (directa e indirecta) y no potable de los efluentes tratados, como el riego, la recarga de acuíferos y los usos industriales.
Eficiencia energética: medidas para reducir el consumo de energía en los procesos de tratamiento de aguas residuales (aireación, bombeo, tratamiento de lodos, etc.) y procesos para recuperar energía de fuentes internas, como la utilización del biogás generado en los procesos de tratamiento, y la incorporación de fuentes externas renovables, como los sistemas solares fotovoltaicos.
Eficiencia y optimización del mantenimiento: uso de IdC (internet de las cosas) para la monitorización y procesamiento de datos, métodos para identificar averías inminentes y recurrentes, medidas para facilitar el acceso a piezas y suministros, así como medidas para aumentar la seguridad en entornos críticos, entre otras.
A partir de las tecnologías sugeridas en la etapa de prospección tecnológica, se podrá desarrollar un estudio de alternativas para definir el proceso a adoptar en cada EDAR.
La evaluación de alternativas se está llevando a cabo con el apoyo de la modelización mediante el programa informático BioWinTM,, que permite modelizar los procesos químicos, físicos y biológicos de las EDAR. El objetivo principal de la modelización es optimizar el proceso existente, es decir, realizar simulaciones de diferentes condiciones de funcionamiento que permitan al sistema alcanzar determinadas eficiencias.
El objetivo final del trabajo es definir la solución ideal para las plantas de tratamiento, con alternativas viables que logren el objetivo de aplicar soluciones innovadoras para la optimización de las plantas, con un enfoque de economía circular.
El diseño conceptual, que se desarrollará únicamente para la EDAR de Suzano, contendrá el anteproyecto de todas las unidades propuestas y las directrices del modelo de negocio para los productos generados (agua de reutilización, biogás, lodos, etc.).
Al final de los trabajos se elaborará un informe de síntesis que resuma los estudios, proyectos y documentación técnica, constituyendo un documento básico para la difusión de los proyectos. También se elaborará una guía técnica para los profesionales de SABESP, con orientaciones para el diseño e implementación de nuevas estaciones en el marco de la economía circular.
