ANÁLISIS Y DISEÑO DE UNA ESTACIÓN DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES PARA LA ELIMINACIÓN DE DICLOFENACO MEDIANTE UNA COLUMNA DE ADSORCIÓN EMPLEANDO LIGNINA COMO BIOADSORBENTE

Abstract

La presencia de contaminantes farmacéuticos en las aguas residuales urbanas constituye un problema ambiental emergente de creciente preocupación, debido a su persistencia, su potencial ecotoxicológico y su contribución al desarrollo de resistencias antimicrobianas. Entre estos compuestos, el diclofenaco destaca por su elevada frecuencia de detección en efluentes de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) y por su limitada eliminación en los tratamientos convencionales. En este contexto, las EDAR tradicionales, diseñadas principalmente para la eliminación de materia orgánica, sólidos en suspensión y nutrientes, presentan una eficacia insuficiente frente a este tipo de microcontaminantes. El presente trabajo tiene como objetivo analizar la eliminación del diclofenaco a lo largo de las distintas etapas de una EDAR urbana y evaluar la viabilidad técnica de un tratamiento cuaternario basado en adsorción, empleando adsorbentes sostenibles el biochar derivado de lignina, como alternativa al carbón activado convencional. El estudio se centra en un caso representativo de EDAR de gran capacidad, utilizando datos reales de concentración y caudal, y aplicando un enfoque de diseño preliminar propio de la ingeniería ambiental. En primer lugar, se revisan los mecanismos de eliminación del diclofenaco en las etapas convencionales de tratamiento (pretratamiento, decantación primaria y tratamiento biológico con fangos activados), empleando balances de materia y modelos cinéticos simplificados. Los resultados indican que la eliminación global del diclofenaco en una EDAR convencional es limitada, entorno al 60 %, lo que justifica la necesidad de incorporar procesos avanzados para alcanzar reducciones significativas. En el presente trabajo se propone un tratamiento cuaternario basado en una columna de adsorción integrada aguas abajo del tratamiento terciario. Para el análisis del comportamiento dinámico de la adsorción se emplea el modelo de Thomas, ampliamente utilizado en el diseño preliminar de columnas de adsorción. A partir de parámetros obtenidos de la bibliografía para sistemas adsorbente¿adsorbato similares, se simula la evolución de la concentración de diclofenaco a la salida del lecho adsorbente. Los resultados muestran que, para las concentraciones reales de diclofenaco presentes en aguas residuales urbanas (del orden de ¿g/L), la saturación del adsorbente es extremadamente lenta, lo que permite operar el sistema con regeneraciones definidas por criterios operativos más que por agotamiento de la capacidad adsorbente. El uso de biochar de lignina como material adsorbente se analiza desde un punto de vista técnico y ambiental. Estos materiales presentan una elevada afinidad por compuestos aromáticos como el diclofenaco y permiten reducir la huella de carbono del proceso, al tratarse de subproductos o residuos valorizables, en línea con los principios de la economía circular. En el marco del trabajo se ha realizado una Evaluación de Impacto Ambiental de la EDAR tras la incorporación de una etapa de adsorción mediante material derivado de lignina para la eliminación de diclofenaco. El análisis, basado en información bibliográfica, parámetros de diseño y una matriz de Leopold adaptada, identifica como principal beneficio ambiental la mejora de la calidad del efluente y la reducción del riesgo ecotoxicológico en el medio receptor. Los impactos negativos asociados al incremento del consumo energético y a la gestión del adsorbente saturado se consideran moderados y mitigables mediante medidas preventivas y correctoras. El balance ambiental global del sistema propuesto resulta favorable, siendo ambientalmente viable bajo las condiciones de diseño establecidas.