Qué es el tratamiento anaerobio de aguas residuales industriales y cuándo aplicarlo

Las industrias que generan aguas residuales con una elevada carga orgánica buscan cada vez más soluciones que permitan cumplir con los límites de vertido, reducir costes de explotación y aprovechar los recursos presentes en esas corrientes.

En este escenario, el tratamiento anaerobio de aguas residuales se ha consolidado como una tecnología capaz de depurar efluentes industriales mientras genera biogás aprovechable como fuente de energía. 

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Frente a otros procesos biológicos, ofrece ventajas especialmente interesantes cuando las características del agua residual hacen viable la valorización energética de la materia orgánica.

Ahora bien, no todas las industrias ni todos los efluentes requieren un sistema anaerobio. La elección depende de factores como la carga contaminante, el caudal, la composición del agua o los objetivos de la planta.

En este artículo explicamos cómo funciona el proceso, en qué casos resulta recomendable y qué aspectos conviene analizar antes de implantar esta tecnología.

¿Qué es el tratamiento anaerobio de aguas residuales?

El tratamiento anaerobio de aguas residuales es un proceso biológico en el que diferentes comunidades de microorganismos degradan la materia orgánica en ausencia de oxígeno.

A diferencia de los tratamientos convencionales que necesitan un aporte continuo de aire para mantener activa la biomasa, aquí son las bacterias anaerobias las responsables de transformar los compuestos orgánicos en una mezcla de gases compuesta principalmente por metano y dióxido de carbono, conocida como biogás.

¿Cómo funciona el proceso anaerobio en aguas industriales?

El proceso anaerobio de las aguas industriales se desarrolla en varias etapas biológicas consecutivas. Cada grupo de microorganismos participa en la transformación de la materia orgánica hasta obtener productos finales estables.

De forma simplificada, el proceso sigue esta secuencia:

• Hidrólisis: la materia orgánica compleja (proteínas, grasas y carbohidratos) se descompone en compuestos más simples.
• Acidogénesis: estos compuestos se transforman en ácidos grasos volátiles, alcoholes, hidrógeno y CO₂.
• Acetogénesis: los productos anteriores se convierten principalmente en acetato, hidrógeno y dióxido de carbono.
• Metanogénesis: las arqueas metanogénicas producen metano a partir del acetato o del hidrógeno y el CO₂.

Todo ello ocurre dentro de reactores especialmente diseñados para mantener una elevada concentración de biomasa y maximizar el rendimiento del sistema.

Para profundizar en estas tecnologías puedes consultar nuestro artículo sobre → Qué es un reactor anaerobio y cuándo se utiliza. 

¿Qué papel desempeña la digestión anaerobia industrial?

La digestión anaerobia industrial constituye el núcleo del proceso de depuración cuando el objetivo es aprovechar el potencial energético de los residuos.

Además de reducir significativamente la Demanda Química de Oxígeno (DQO), esta tecnología permite obtener biogás que posteriormente puede utilizarse para producir electricidad, calor o alimentar procesos de cogeneración dentro de la propia instalación industrial.

En otras palabras, parte de la contaminación presente en el agua residual deja de ser un residuo para convertirse en un recurso energético.

¿Cuándo conviene aplicar un tratamiento anaerobio?

Aunque la tecnología anaerobia en el agua lleva décadas implantándose en diferentes sectores industriales, su aplicación resulta especialmente eficiente cuando se cumplen determinadas condiciones.

Antes de seleccionar una solución tecnológica conviene analizar las características del efluente y las necesidades operativas de la planta.

Aguas con elevada carga orgánica

El tratamiento anaerobio ofrece sus mejores resultados cuando las aguas presentan altas concentraciones de materia orgánica biodegradable, normalmente expresadas mediante valores elevados de DQO.

En estas circunstancias, la cantidad de materia disponible permite mantener una producción estable de biogás y obtener un rendimiento energético interesante.

Grandes caudales industriales

Las industrias que generan grandes volúmenes de agua residual suelen encontrar en esta tecnología una alternativa muy competitiva, especialmente cuando el objetivo es reducir el consumo energético asociado a la depuración.

Industrias donde más se utiliza

La digestión anaerobia industrial está ampliamente implantada en sectores como:

• Industria alimentaria.
• Bebidas y cerveceras.
• Industria láctea.
• Azucareras.
• Papel y cartón.
• Industria química.
• Biocombustibles.
• Agroindustria.

Todas ellas generan corrientes con una elevada concentración de materia orgánica susceptible de transformarse en biogás.

Cuando existe interés en valorizar el biogás

Uno de los grandes atractivos de la tecnología anaerobia del agua es que el proceso no termina con la depuración.

El biogás producido puede utilizarse para cubrir parte de la demanda energética de la propia fábrica, reduciendo el consumo de combustibles convencionales y mejorando el balance energético global de la instalación.

Precisamente por este motivo, muchas plantas integran los reactores anaerobios con sistemas de aprovechamiento energético, una solución que SITRA desarrolla dentro de sus proyectos de bioenergía.

Tratamiento anaerobio vs aerobio: ¿qué diferencias existen?

Elegir entre un proceso anaerobio o aerobio no consiste en decidir cuál es mejor de forma general, sino cuál responde mejor a las características del agua residual y a los objetivos de la instalación. 

En muchos proyectos industriales, de hecho, ambos sistemas se combinan para obtener un tratamiento más eficiente.

Mientras que el tratamiento anaerobio está orientado a reducir grandes cargas de materia orgánica con un consumo energético muy contenido, los procesos aerobios suelen emplearse para completar la depuración y alcanzar los parámetros de vertido exigidos.

Te recomendamos consultar este artículo → Tecnología anaerobia vs aerobia: Comparativa técnico-económica para tu industria.

Principales diferencias entre ambos procesos

Esta comparativa entre tratamiento anaerobio vs aerobio pone de manifiesto que ambas tecnologías no son excluyentes. 

Es habitual que un reactor anaerobio elimine la mayor parte de la carga orgánica y que, posteriormente, un tratamiento aerobio actúe como etapa de afinado para cumplir los requisitos de vertido o reutilización.

¿Qué tecnología conviene en cada caso?

La decisión depende de varios factores:

• Concentración de materia orgánica (DQO y DBO).
• Caudal generado por la industria.
• Variabilidad del efluente.
• Espacio disponible.
• Costes energéticos de explotación.
• Posibilidad de aprovechar el biogás generado.
• Objetivos de reutilización o vertido.

Te podría interesar → Real Decreto 1085/2024: así te ayuda SITRA con el Reglamento de reutilización de aguas. 

Cuando el agua residual presenta una elevada carga orgánica y existe interés por recuperar energía, el tratamiento anaerobio de aguas residuales suele ofrecer mejores resultados económicos y ambientales. 

En cambio, si el efluente tiene una carga baja o el objetivo es obtener una calidad final muy exigente sin una etapa adicional, un sistema aerobio puede resultar más adecuado.

Ventajas del tratamiento anaerobio de aguas residuales

La implantación de la tecnología anaerobia de agua aporta beneficios que van más allá de la depuración. Por ello, cada vez más industrias la incorporan dentro de sus estrategias de eficiencia energética y economía circular.

• Reduce el consumo energético: al no necesitar sistemas de aireación para suministrar oxígeno a los microorganismos, el consumo eléctrico es considerablemente inferior al de un tratamiento aerobio.

• Genera biogás aprovechable: uno de los principales valores añadidos de la digestión anaerobia industrial es la producción de biogás, que puede utilizarse para:

• Producción de calor.
• Cogeneración eléctrica.
• Alimentación de calderas.
• Otros procesos industriales que demanden energía térmica.

Amplia información sobre nuestro →  servicio de producción de biogás

• Produce menos fangos: esto supone una reducción de los costes asociados a la gestión y transporte de estos residuos, uno de los principales gastos de explotación en muchas depuradoras industriales.
• Favorece la economía circular: el proceso anaerobio de aguas industriales transforma un residuo en un recurso energético, favoreciendo un modelo de producción más eficiente.

Aspectos que conviene valorar antes de implantar un sistema anaerobio

Aunque presenta numerosas ventajas, el tratamiento anaerobio no es una solución universal. Su rendimiento depende de un diseño adecuado y de un análisis previo de las características del efluente.

Antes de seleccionar esta tecnología conviene estudiar diferentes variables.

Caracterización del agua residual

El primer paso consiste en conocer con detalle la composición del agua (DQO, sólidos en suspensión, grasas, nutrientes, temperatura, pH, etc…)

Esta información permite determinar si el efluente es adecuado para un proceso anaerobio y seleccionar la configuración más eficiente.

Amplía la información aquí → Control de pH en aguas industriales: por qué es crítico y cómo gestionarlo. 

Estabilidad del proceso

La biomasa anaerobia necesita unas condiciones relativamente estables para mantener su actividad.

Cambios bruscos en la composición del agua, variaciones importantes de temperatura o la presencia de sustancias tóxicas pueden afectar al rendimiento del reactor.

Selección del reactor adecuado

La elección depende del caudal, la carga orgánica, la presencia de sólidos y los objetivos de la instalación.

• Reactores UASB, ampliamente implantados en aguas con elevada carga orgánica.
• Reactores EGSB, que permiten trabajar con mayores velocidades ascendentes y mejorar el contacto entre biomasa y agua residual.
• Reactores IC (Internal Circulation), diseñados para cargas muy elevadas y grandes capacidades de tratamiento.

Descubre más sobre → Reactores UASB: La tecnología anaerobia que transforma residuos en energía

En SITRA, el diseño de cada solución parte siempre del análisis específico del proceso industrial, seleccionando la configuración que mejor se adapta a las características del efluente y a las necesidades de explotación de la planta.

Diseñar la solución adecuada es tan importante como elegir la tecnología

Cada proyecto requiere un análisis previo que tenga en cuenta las características del efluente, las necesidades de producción, los requisitos de vertido y las posibilidades de valorización energética. Solo a partir de ese estudio es posible definir la combinación de procesos más adecuada, ya sea mediante un tratamiento exclusivamente anaerobio o integrándolo con otras tecnologías de depuración.

En SITRA desarrollamos soluciones de tratamiento anaerobio de aguas residuales industriales adaptadas a cada instalación, desde la ingeniería y el diseño del proceso hasta la puesta en marcha, la optimización y la operación de la planta. 

Si quieres conocer qué tecnología se adapta mejor a tu proceso industrial, nuestro equipo puede ayudarte a evaluar las distintas alternativas y diseñar la solución más adecuada para tu instalación.