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Estas estrategias son prácticamente las mismas que las basadas en biogás, pero con la diferencia de no añadir la digestión anaerobia en la cadena de procesos a combinar y, por tanto, sin aprovechar las ventajas que la digestión aporta, aunque con la característica de un mayor contenido de materia orgánica en los efluentes recuperados.
El sistema más simple consiste en una separación sólido/líquido, con exportación de la fracción sólida. Sólo se consigue un elevado rendimiento si la separación se realiza a las pocas horas de la excreción de los purines. Si con esto no se cubren los objetivos de exportación de nutrientes, deben ir añadiéndose unidades de separación y/o filtración, de los que se describen dos esquemas genéricos a continuación, por orden de complejidad.
Separación sólido/líquido con uso de floculantes para exportación de fracciones sólidas, compostadas o no
Figura 1. Esquema de una cadena de separación sólido/líquido, para exportación de la fracción sólida, compostada o no.
En una primera separación pueden utilizarse coagulantes o floculantes para mejorar su rendimiento. Es más usual una primera separación seguida de una separación con floculantes, para separar partículas coloidales. Estas, si su densidad no es suficientemente alta, se separan mediante flotación añadiendo pequeñas burbujas de aire. El material sólido separado se deshidrata con un filtro banda, o prensa, para obtener un efluente líquido para fertilización y una fracción sólida que se une con la fracción sólida del primer separador para su exportación.
Debido a que no ha habido destrucción de materia orgánica, es conveniente que la fracción sólida sea compostada para su estabilización.
Separación sólido/líquido, con uso de floculantes, y filtración por membrana para obtener una fracción sólida y un concentrado para exportación
El efluente líquido de la Figura 1 contiene todavía una concentración elevada de nitrógeno amoniacal, así como partículas en suspensión y salinidad. La concentración mediante membranas permite obtener un concentrado de nutrientes y un permeado apto para agua de riego (Figura 2).
Figura 2. Esquema de una cadena de separación sólido/líquido y concentración mediante membranas, para exportación de la fracción sólida, compostada o no, y el concentrado.
Los procesos de filtración por membrana consisten en la separación de partículas de un efluente líquido dado su tamaño o salinidad mediante membranas semipermeables. De los diferentes tipos de procesos de membrana, sólo la osmosis inversa permite concentrar sales, el resto (microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración) sólo permite separar partículas o moléculas de elevado peso molecular. La osmosis inversa consiste en invertir el flujo osmótico del agua (que iría de un medio diluido a otro más concentrado) a través de una membrana semipermeable mediante la aplicación de presión, obteniendo un permeado (fase diluida) y un concentrado. Para evitar ensuciamiento deben aplicarse sistemas de separación S/L y filtración antes del proceso; por ello se ha añadido en la Figura 2 una unidad de microfiltración. Mediante osmosis inversa (ver figura 3) pueden concentrarse más del 99% de las sales, pero las pequeñas moléculas no ionizadas pueden atravesar la membrana, como el amoníaco, de manera que no se obtiene como permeado agua completamente limpia. El interés del sistema radica en poder valorizar los concentrados obtenidos.
Figura 3. Detalle de una unidad de osmosis inversa en una planta que sigue el esquema de la Figura 2. Foto de H.L. Foged.
Foged et al. (2012) describen una instalación de este tipo en Holanda, donde el nitrógeno total de los purines tratados se recupera un 45,4% en la fracción sólida y un 53,8% en el concentrado de la osmosis inversa. El resto se encuentra en el permeado (agua de riego), básicamente en forma de nitrógeno amoniacal. El sistema está complementado con un sistema de intercambio iónico tratando el permeado, para que éste tuviera una salinidad prácticamente nula. Otras variantes de estos sistemas incluyen otros procesos, como la adsorción.
Estos sistemas tienen un coste de inversión y operación muy elevados, que sólo puede justificarse con la obtención de productos (fracción sólida y concentrado de nutrientes) que se valoren en el mercado de los fertilizantes.
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