Este proyecto surgió bajo la consigna de desarrollar investigación para el beneficio del país. Por eso, estudia y crea diferentes alternativas para solucionar la problemática de las aguas residuales. Foto: Laura Rodríguez.

¿Se imagina poder reaprovechar las aguas residuales en usos como la descarga para servicios sanitarios, el riego de plantas, la fertilización agrícola o como biocombustible?

Todo lo anterior puede ser posible gracias a un proyecto de investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica, mediante el cual se pretende, desde un enfoque de desarrollo sostenible y economía circular, brindar una solución viable en materia de saneamiento de aguas residuales.

Se trata del proyecto “C3608 Tratamiento anaeróbico de las aguas residuales ordinarias”, el cual involucra a estudiantes y docentes de diferentes disciplinas de la UCR, quienes analizan y crean diversos mecanismos para transformar estos líquidos en subproductos valorizables, como agua, energía y nutrientes.

Su meta principal es ofrecer una alternativa sostenible a una problemática nacional no resuelta, ya que, en Costa Rica, alrededor del 75 % de la población envía las aguas servidas a un tanque séptico con drenajes.

Desde el punto de vista científico, esa opción no es viable a largo plazo por cuestiones de espacio, manejo inadecuado de la infraestructura, contaminación de acuíferos, filtraciones, etc. A esta problemática, se suma la realidad de que una parte de estos líquidos sin tratamiento va a los ríos y contamina el recurso hídrico.  

El Dr. Erick Centeno Mora, de la Escuela de Ingeniería Civil y coordinador del proyecto de investigación, explicó que el propósito de la iniciativa es “evaluar y caracterizar los tipos de subproductos generados en las plantas de tratamiento de aguas residuales y valorar la factibilidad ambiental, técnica y financiera de distintas tecnologías para aprovecharlos”.

Los expertos de la UCR evalúan diferentes mecanismos para desarrollar subproductos valorizables a partir de las aguas residuales. Foto: Laura Rodríguez.

“Nosotros nos enfocamos en tres grandes subproductos: el agua tratada que, cuando hay escasez del recurso, podemos aprovechar para riego agrícola, limpieza de calles o hasta para uso en la construcción. El segundo es el lodo residual obtenido al tratar el agua, y cuya manera más inmediata de aprovecharlo es en el uso agrícola. Entonces, nosotros investigamos la forma de conservar en este lodo residual nutrientes como el nitrógeno, el fósforo, el potasio, para incorporarlo como mejorador del suelo. El último subproducto es el biogás, un gas de origen biológico y rico en metano, que es un combustible que podemos usar para generar energía”, dijo Centeno.

Según su perspectiva, este tipo de iniciativas son de gran relevancia para el país, ya que solo un 25 % de la población tiene acceso al mecanismo de alcantarillado sanitario, que es una de las formas más efectivas y sostenibles de tratar las aguas residuales en zonas urbanas.

Evaluación inicial: potencial de recuperación de subproductos a partir de las aguas residuales

Con el fin de encontrar formas para reaprovechar estos fluidos transformándolos en otros subproductos, la primera etapa de este proyecto se enfocó en desarrollar varios sistemas piloto y realizar algunos experimentos de laboratorio para tratar las diferentes fases de las aguas servidas (líquida, sólida y gaseosa).  

De esta manera, para su fase líquida, se planteó un sistema de filtración con membrana y membrana de ultrafiltración, y un sistema de biofiltración en espuma de poliuretano. Seguidamente, se sometió a prueba el reúso del agua residual tratada en la construcción.

Según Centeno, los resultados obtenidos para la fase líquida fueron positivos: los sistemas pilotos de reactores anaeróbicos con postratamiento funcionan para tratar las aguas servidas y cumplir con la reglamentación nacional.

“Los estudiantes van y prueban estos sistemas piloto en plantas de tratamiento por alrededor de 12 semanas, obtienen datos y los analizan. A partir de estos resultados, se confirma si las técnicas y mecanismos en materia de tratamiento o postratamiento funcionan para descontaminar las aguas residuales… Los resultados obtenidos son positivos y lo más relevante es que se trata de alternativas sostenibles desde el punto de vista ambiental y financiero, de un costo menor a las tecnologías típicamente utilizadas en nuestro país”, expresó Centeno.

El Dr. Erick Centeno Mora, de la Escuela de Ingeniería Civil, es el coordinador del proyecto de investigación. Foto: Laura Rodríguez.

En su opinión, más adelante, como parte de la línea de investigación, se podrán escalar aquellos sistemas pilotos que son más efectivos para tratar las aguas residuales.

Por ejemplo, junto con el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales, el proyecto de investigación logró verificar que el uso de agua tratada no afecta la calidad de los materiales empleados en los procesos de construcción, especialmente el concreto.

Además, para la fase sólida, se desarrollaron diferentes experimentos de laboratorio con mecanismos de higienización alcalina e higienización por compostaje, con el objetivo de sanitizar el lodo residual y medir su capacidad para, una vez higienizado, ser utilizado como abono orgánico.

“Lo que hemos estudiado es cómo podemos reducir la carga microbiológica del lodo residual. Por ejemplo, una estudiante investigó el uso de compostaje para higienizar el lodo, mientras que otro estudiante hizo pruebas con cal para subir el pH del lodo, y así transformar este residuo en un biosólido que puede ser utilizado en agricultura, respetando nuestra reglamentación”. En este caso, también se han realizado pruebas en conjunto con el Centro de Investigación Agrícola (CIA) para verificar si este lodo residual puede ser utilizado como fertilizante natural a escala de invernadero.

Por último, también se diseñaron sistemas piloto para aprovechar el biogás que emerge de las plantas de tratamiento de las aguas residuales para la higienización del lodo residual por calor. “Usamos el biogás, lo quemamos dentro de unidades térmicas especialmente diseñadas y, por medio de ese calor, se trata el lodo residual para higienizarlo”, explicó Centeno.

Es fundamental destacar que la mayoría de los sistemas piloto y de pruebas experimentales fueron planteados y estudiados desde un enfoque de análisis de ciclo de vida, lo cual permite medir su sostenibilidad técnica, ambiental y financiera.

Este proyecto continúa en marcha durante este 2025 y se espera que los sistemas piloto más efectivos se puedan escalar y transferir hacia el sector técnico nacional en futuras investigaciones.