Cómo la tecnología orgánica está cambiando el tratamiento de aguas residuales industriales

Arlene Karidis | 25 de abril de 2023

Los compuestos orgánicos en las aguas residuales son un problema en múltiples niveles. Son difíciles de filtrar y resistentes a los equipos industriales. El agua cargada de materia orgánica es costosa de transportar y eliminar. Los generadores deben respetar los estrictos límites de descarga de nutrientes. Y, todo el tiempo, los titulares hablan de una crisis del agua, es decir, de un empeoramiento del agotamiento de los suministros de agua potable, con las operaciones industriales y la agricultura entre los principales contribuyentes. Consumen cientos de miles de millones de galones de agua al día.

En respuesta, ZwitterCo, con sede en Boston, desarrolló una tecnología de filtración por membrana para separar el agua y los sólidos orgánicos. La filtración de membrana no es nada nuevo, pero la compañía promociona su producto como único en el sentido de que su filtro muy fino, con un tamaño de poro de 1 nanómetro de diámetro, atrapa compuestos sólidos que de otro modo pasarían a través de él, haciéndolo inmune a la suciedad o la obstrucción, mientras que la convencional Los filtros se ensucian, comprometen el flujo y, en última instancia, hacen necesario cambiar los filtros con frecuencia.

Como lo explica Jon Goodman, vicepresidente de Desarrollo Comercial de ZwitterCo, la membrana de la empresa de tecnología separa grasas, aceites, proteínas, azúcar y almidón, así como sólidos en los residuos de la digestión anaeróbica y en los lixiviados. El agua limpia y separada se puede reutilizar al igual que los nutrientes recuperados. Y los filtros siguen funcionando como nuevos con un sencillo proceso de limpieza.

La joven empresa está captando la atención de diversos sectores. Los principales son alimentos y bebidas, plantas de bioprocesamiento que utilizan un proceso de fermentación, agricultura y operaciones de vertederos. Desde su lanzamiento, el filtro de ZwitterCo se ha instalado en unos seis proyectos comerciales y en docenas de proyectos piloto.

La magia está en la química del material. La membrana está hecha de polímeros hidrófilos (“amantes del agua”), lo que permite que el agua pase a través de ella y al mismo tiempo repele los sólidos que de otro modo se adherirían a la superficie de la membrana. Los orgánicos simplemente se lavan con agua y un poco de limpiador químico suave.

La aplicación agrícola en particular está despegando y es un área de gran interés para ZwitterCo, impulsada en gran medida por el creciente interés de los agricultores en la digestión anaeróbica (DA) para gestionar el estiércol y al mismo tiempo producir gas natural renovable a partir de estos residuos. El filtro es un componente clave en un sistema de tratamiento de aguas residuales más grande, y la membrana se usa para concentrar el digestato restante después del proceso de AD.

El proceso reduce tanto los volúmenes de digestato como los costos de transportarlo en un 50 por ciento, dice Goodman. Los agricultores aprovechan los beneficios del fertilizante elaborado a partir del digestato y el agua limpia para reutilizarlo en sus prácticas agrícolas. Y es más fácil almacenar los materiales, una práctica necesaria ya que los agricultores sólo pueden esparcir una cantidad limitada del fertilizante rico en nutrientes en sus campos a la vez.

La reutilización es un factor importante en cada una de las industrias que están comenzando a adoptar la tecnología.

“La reutilización de aguas residuales es un objetivo ESG, o incluso una licencia para operar. La reutilización de aguas residuales no sólo es buena para el medio ambiente, sino también para los negocios”, afirma Goodman.

Él ve un vacío que la tecnología de reciclaje de aguas residuales podría ayudar a llenar en el oeste de Estados Unidos en particular, una región muy afectada por las sequías, especialmente California, un importante productor de productos agrícolas de Estados Unidos que depende de grandes suministros de agua.

ZwitterCo ofrece un modelo mensual de "pago por rendimiento" basado en la capacidad de filtración necesaria para cumplir con los requisitos de rendimiento.

“Nuestros clientes prefieren este modelo porque proporciona un retorno de la inversión cuantificable. Simplifica la gestión presupuestaria y alinea los incentivos entre todas las partes”, afirma Goodman.

Después de haber conseguido 33 millones de dólares en financiación serie A a finales de 2022, ZwitterCo tiene una recaudación de fondos total hasta la fecha de 46 millones de dólares.

En 2019, la startup recibió una subvención de 1,25 millones de dólares del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE). El objetivo de la subvención es acelerar el desarrollo y la comercialización de tecnologías de tratamiento para transformar el agua producida por el sector energético en la Cuenca Pérmica en un recurso recuperable.

“A través de nuestro trabajo con el DOE, demostramos que nuestras membranas permiten una reutilización económica y beneficiosa del agua separada por el cañón de la pistola. Nuestras novedosas membranas de superfiltración eliminaron el aceite y la grasa a niveles que no se detectan y fueron ideales como tratamiento previo para la ósmosis inversa (RO)”, dice Goodman.

El sistema está demostrando ser ideal como precursor de la OI también en otras aplicaciones, incluido el tratamiento de lixiviados. El uso de la membrana delante de la OI reduce los lixiviados y, con ello, reduce la descarga a las plantas de tratamiento de aguas residuales y, al mismo tiempo, permite que los equipos funcionen en concentraciones más altas sin ensuciarse.

El proceso de filtración es una parte de un proceso de tratamiento de agua de varios pasos. Como tal, ZwitterCo se asocia con Digested Organics, un proveedor de tecnología de agua y aguas residuales que construye sistemas completos para generar efluentes limpios y recuperar nutrientes. La colaboración supuso la entrada de ZwitterCo en el ámbito de las aguas residuales agrícolas.

Los sistemas de Digered Organics tratan entre 10.000 y 1.000.000 de galones de digestato por día, según David Faber, vicepresidente senior de ventas de la compañía.

“El proceso de superfiltración de ZwitterCo nos permite recuperar entre el 70 y el 95 por ciento del agua de alimentación como un efluente translúcido. El efluente de superfiltración es muy limpio y sólo permite el paso de pequeños materiales disueltos, como las sales. También tiene el valor de permitir que se incorporen otras tecnologías en el futuro”, afirma.

Con el objetivo de ampliar su cartera, ZwitterCo ha invertido en un centro de innovación tecnológica cerca de Boston. El plan es descubrir cómo desarrollar nuevas membranas con diferentes propiedades para eliminar más componentes del agua. Un objetivo es adaptar el tamaño de los poros para separaciones específicas con el fin de controlar aún más qué constituyentes pasan a través y cuáles se rechazan.

“Continuamos innovando nuestra tecnología y procesos en los mercados de tratamiento de aguas residuales industriales para garantizar que nuestros clientes y socios tengan las herramientas, la tecnología y los recursos para reutilizar sus aguas residuales de manera eficiente. Tenemos más en el horizonte que estamos emocionados de compartir en los próximos meses”, dice Goodman.

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