ULTRACLEAN: prevención de ensuciamiento en membranas de MBR mediante ultrasonidos

AEMA está trabajando en colaboración con su socio SINAPTEC en el desarrollo de la solución tecnológica ULTRACLEAN

La innovación tecnológica, basada en la técnica de ultrasonidos, es un sistema de prevención de ensuciamiento de membranas de ultrafiltración de MBR. Esta solución innovadora será validada a escala industrial en la EDARi de Viñedos de Aldeanueva, donde AEMA opera con éxito el proceso MBR desde hace más de 15 años.

El estado de madurez que la tecnología de MBR ha alcanzado en los últimos años ha permitido su mayor implantación en la depuración de efluentes industriales. Empresas especialistas en soluciones para el tratamiento de aguas residuales como AEMA, cuentan con más de 250 referencias en industrias de alimentación y bebidas.

En el proceso MBR, gracias a que la membrana actúa como barrera física, se consigue alcanzar un efluente de alta calidad, una mayor flexibilidad de operación, un tamaño compacto de la EDARi o una mayor fiabilidad y robustez en el proceso. Por el contrario, la tecnología MBR tiene como puntos débiles, el mayor nivel de inversión y el ensuciamiento de las membranas.

La acumulación de componentes sobre la superficie de la membrana y/o en el interior de sus poros es un fenómeno intrínseco a la operación del proceso de filtración. El fouling de las membranas produce una disminución en el flujo de permeado, lo que conlleva que deban realizarse ciclos de limpieza para restaurarlo.

Ultrasonidos, método de limpieza de membranas

El ensuciamiento ha sido, y sigue siendo, una de las áreas de mayor interés de estudio en el desarrollo de los procesos de filtración por membranas. De hecho, diferentes métodos de limpieza para las membranas de ultrafiltración se han investigado en los últimos años, entre los cuales, la aplicación de la técnica de ultrasonidos han alcanzado interesantes resultados.

Este método se fundamenta en el fenómeno de cavitación, según el cual las burbujas de aire formadas colapsan e implosionan. Cuando los ultrasonidos se aplican a un medio líquido como el agua residual, se producen ciclos de comprensión y expansión del medio. Durante el ciclo de comprensión, las microburbujas colapsan, emitiendo energía, lo que permite la limpieza de la membrana.

La eficacia de este método físico de limpieza, depende de varios factores claves como: la frecuencia, la potencia emitida, el tiempo de aplicación, el modo de irradiación o la distancia entre membrana y transductor. Además, las condiciones operacionales de los ultrasonidos no deberían comprometer la eficacia del proceso de depuración, por lo que no tienen que provocar efectos negativos ni en membrana ni en biomasa.

Solución tecnológica ULTRACLEAN

El proyecto ULTRACLEAN está desarrollando un innovador sistema integrado de limpieza basado en ultrasonidos para la prevención del ensuciamiento en membranas de ultrafiltración de MBR. La solución tecnológica aumentará el rendimiento del proceso MBR y la vida útil de las membranas, así como reducirá el consumo de productos químicos y energía.

En una primera fase del proyecto, durante el 2020, se ha evaluado la bondad de la técnica de ultrasonidos a escala laboratorio. En este período, se ha estudiado la influencia que tiene la cavitación sobre la integridad de la membrana de ultrafiltración, así como sobre la estructura, biodiversidad y actividad metabólica del fango activo.

Ensayo de sonicación en la planta piloto de AEMA

Según el Responsable del Proyecto de AEMA, Jose B. Carbajo: “Los resultados obtenidos nos han permitido conocer cuáles son las condiciones operacionales de la técnica de ultrasonidos que maximizan la prevención del ensuciamiento sin producir efectos significativos en el proceso de depuración”.

Las conclusiones obtenidas están permitiendo un escalado robusto de la tecnología. De hecho, a partir de ellos, se están diseñando y desarrollando los tres módulos que forman el sistema ULTRACLEANmonitorización, control y limpieza.

El módulo de monitorización contendrá los sensores y equipos necesarios para evaluar el estado de la membrana del MBR y su grado de ensuciamiento. El módulo de control estará compuesto por un software desarrollado para esta aplicación y un SCADA para visualizar en tiempo real los principales parámetros del proceso. Y por último, el módulo de limpieza englobará el equipo de ultrasonidos.

La solución tecnológica será validada a escala industrial mediante su pilotaje en la EDARi de Viñedos de Aldeanueva (Aldeanueva de Ebro, La Rioja). El sistema innovador ULTRACLEAN estará en operación durante un año, lo que permitirá evaluar su eficacia en comparación con el actual proceso de limpieza de la membrana del MBR llevado a cabo en la depuradora.

Éste es un aspecto clave para Alicia Torres, Directora de I+D+i de AEMA, “nuestro objetivo es desarrollar tecnologías de tratamiento de aguas cercanas al mercado para que, en un corto período de tiempo, nuestros clientes puedan beneficiarse de ellas”.

Diseño prototipo ULTRACLEAN en instalaciones de AEMA

Proyecto ULTRACLEAN

El proyecto ULTRACLEAN representa una ruptura con el estado del arte técnico actual de la tecnología MBR. Su implantación en el mercado nacional supone un reto comercial para los socios del consorcio.

Éste está constituido por AEMA, como experto en depuración de aguas residuales industriales mediante procesos basados en MBR, y SINAPTEC, empresa francesa especialista en el desarrollo de sistemas de ultrasonidos. Además, el consorcio cuenta con la colaboración de Viñedos de Aldeanueva, usuario final de la tecnología MBR.

ULTRACLEAN es una iniciativa trasnacional de I+D que está apoyada por el programa EUROSTARS y el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI). AEMA tiene un presupuesto elegible de 262.053 € con una subvención del 50%.