Generación de electricidad con biogás de aguas residuales: caso de Santa Marta, Colombia
Contenido principal del artículo
Introducción: la sanidad es uno de los principales desafíos globales para construir resiliencia frente a los efectos del cambio climático y el calentamiento global. El tratamiento de aguas residuales es una de las actividades que permite la producción de energía renovable mediante el aprovechamiento del biogás generado en dichas plantas.
Objetivo: el objetivo de este estudio fue estimar la cantidad de electricidad disponible en la ciudad de Santa Marta, Colombia, a partir de la producción de biogás generado en una planta de tratamiento de aguas residuales, así como calcular las emisiones evitadas con la recuperación de biogás y el no uso de electricidad local.
Metodología: se realizó un estudio de caso en Santa Marta, Colombia, donde se estimó el potencial de generación eléctrica a partir del biogás producido en una planta de tratamiento de aguas residuales. Se calcularon tanto la cantidad de electricidad que podría generarse anualmente como las emisiones de CO2eq que se evitarían mediante el uso de biogás en lugar de electricidad convencional.
Resultados: los resultados del estudio muestran un significativo potencial para la recuperación de biogás, con un potencial de generación de energía anual de 5,348.345 MWh. Además, se estimó que se podrían evitar emisiones de 25,101.16 toneladas de CO2eq cada año.
Conclusiones: el uso de aguas residuales para la generación de electricidad es fundamental para el cuidado del medio ambiente, y su aprovechamiento dentro de la bioeconomía circular presenta un enorme potencial. Este estudio resalta la importancia de implementar tecnologías sostenibles para la producción de energía renovable a partir de fuentes no convencionales, como el biogás proveniente de aguas residuales.
Kweinor Tetteh E, Amo-Duodu G, Rathilal S. Biogas production from wastewater: Comparing biostimulation impact of magnetised-chitosan and -titania chitosan. Materials Today: Proceedings. 1 de enero de 2022;62:S85-90. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.092 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.092
Tran HS, Tran Thi Viet N, Heaven S, Banks CJ. Moving bed anaerobic membrane bioreactor for low-strength wastewater treatment. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. 1 de diciembre de 2023;8:100391. https://doi.org/10.1016/j.cscee.2023.100391 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2023.100391
Islam AK. Domestic and industrial wastewater generation and its energy recovery potential in Bangladesh. Cleaner Energy Systems. 1 de diciembre de 2023;6:100092. https://doi.org/10.1016/j.cles.2023.100092 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cles.2023.100092
Ijoma GN, Mutungwazi A, Mannie T, Nurmahomed W, Matambo TS, Hildebrandt D. Addressing the water-energy nexus: A focus on the barriers and potentials of harnessing wastewater treatment processes for biogas production in Sub Saharan Africa. Heliyon. 1 de mayo de 2022;8(5):e09385. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09385 DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09385
ONU - Organización de las Naciones Unidas. El derecho humano al agua y al saneamiento | Decenio Internacional para la Acción «El agua, fuente de vida» 2005-2015 [Internet]. 2014 [citado 24 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.un.org/spanish/waterforlifedecade/human_right_to_water.shtml
Widyarani, Wulan DR, Hamidah U, Komarulzaman A, Rosmalina RT, Sintawardani N. Domestic wastewater in Indonesia: generation, characteristics and treatment. Environ Sci Pollut Res. 1 de mayo de 2022;29(22):32397-414. https://doi.org/10.1007/s11356-022-19057-6 DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-022-19057-6
Menezes MBCD, Salomon KR. Aproveitamento dos efluentes domésticos para geração de energia em condomínios residenciais de baixa renda. RDAE. 2018;66(213):85-99. https://doi.org/10.4322/dae.2018.034 DOI: https://doi.org/10.4322/dae.2018.034
WWAP. Informe Mundial sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos de las Naciones Unidas 2017: Las aguas residuales: el recurso desaprovechado, resumen ejecutivo [Internet]. 2017 [citado 20 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000247552_spa
DANE. Sistemas de Alcantarillado. 2014 [Internet]. Disponible en: https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/construccion/AFOC/4_Sistemas_Alcantarillado.pdf
MVCT. Saneamiento de vertimientos | Minvivienda [Internet]. 2023 [citado 4 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.minvivienda.gov.co/viceministerio-de-agua-y-saneamiento-basico/saneamiento-de-vertimientos
ONU. UNDP. 2020 [citado 8 de diciembre de 2024]. Objetivos de Desarrollo Sostenible. Disponible en: https://www.undp.org/es/sustainable-development-goals
Werkneh AA. Biogas impurities: environmental and health implications, removal technologies and future perspectives. Heliyon. 1 de octubre de 2022;8(10):e10929. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e10929 DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e10929
Weldehans MG. Optimization of distillery-sourced wastewater anaerobic digestion for biogas production. Cleaner Waste Systems. 1 de diciembre de 2023;6:100118. https://doi.org/10.1016/j.clwas.2023.100118 DOI: https://doi.org/10.1016/j.clwas.2023.100118
Bühler M, Häni C, Ammann C, Brönnimann S, Kupper T. Using the inverse dispersion method to determine methane emissions from biogas plants and wastewater treatment plants with complex source configurations. Atmospheric Environment: X. 1 de enero de 2022;13:100161. https://doi.org/10.1016/j.aeaoa.2022.100161 DOI: https://doi.org/10.1016/j.aeaoa.2022.100161
Fredenslund AM, Gudmundsson E, Maria Falk J, Scheutz C. The Danish national effort to minimise methane emissions from biogas plants. Waste Management. 15 de febrero de 2023;157(15):321-9. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2022.12.035 DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2022.12.035
Rodero M del R, Carmona-Martínez AA, Martínez-Fraile C, Herrero-Lobo R, Rodríguez E, García-Encina PA, et al. Ectoines production from biogas in pilot bubble column bioreactors and their subsequent extraction via bio-milking. Water Research. 15 de octubre de 2023;245:120665. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120665 DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120665
Rosa AP, Lobato LC da S, Borges JM, Melo GCB de, Chernicharo CA de L. Potencial energético e alternativas para o aproveitamento do biogás e lodo de reatores UASB: estudo de caso Estação de tratamento de efluentes Laboreaux (Itabira). Eng Sanit Ambient. 20 de junio de 2016;21:315-28. https://doi.org/10.1590/s1413-41522016123321 DOI: https://doi.org/10.1590/s1413-41522016123321
Bilotta P, Ross BZL. Estimativa de geração de energia e emissão evitada de gás de efeito estufa na recuperação de biogás produzido em estação de tratamento de esgotos. Eng Sanit Ambient. 20 de junio de 2016;21(2):275-82. https://doi.org/10.1590/s1413-41522016141477 DOI: https://doi.org/10.1590/s1413-41522016141477
Aragão TNM, Moreira ÍTA. Evaluation of the potential for the generation of energy from biogas and estimated emission avoided of methane in a sewage treatment stationAvaliação do potencial de geração de energia proveniente de biogás e estimativa de emissão evitada de metano em uma estação de tratamento de esgoto. BJD. 2020;6(5):29933-42. https://doi.org/10.34117/bjdv6n5-448 DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv6n5-448
Lobato LC da S. Aproveitamento energético de biogás gerado em reatores UASB tratando esgoto doméstico [Internet] [Doutorado]. Universidade Federal de Minas Gerais; 2011 [citado 16 de diciembre de 2023]. Disponible em https://repositorio.ufmg.br/handle/1843/ENGD-8KYNF3
Zilotti HAR. Potencial de produção de biogás em uma estação de tratamento de esgoto de cascavel para a geração de energia elétrica [Internet]. [Cascavel]: Universidade Estadual do Oeste do Paraná; 2012. Disponible en: https://www5.unioeste.br/portalunioeste/arq/files/PPGEA/Dissertacao_Helcio_A_Zilotti.pdf
UPME. Calculadora de Factores de Emisión de Combustibles (FECOC) [Internet]. 2022 [citado 14 de diciembre de 2023]. Disponible en: https://app.upme.gov.co/Calculadora_Emisiones1/new/calculadora.html
IPCC. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories [Internet]. 2006 [citado 25 de noviembre de 2023]. Disponible en: https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol5.html
Wikipedia. Wikipedia, la enciclopedia libre. 2024 [citado 23 de enero de 2025]. Anexo:Capitales departamentales de Colombia por población. Disponible en: https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Anexo:Capitales_departamentales_de_Colombia_por_poblaci%C3%B3n&oldid=156792446#cite_note-Censo2018-1
Gonçalves V. Avaliação do potencial de geração de energia elétrica a partir de biogás produzido na estação de tratamento de esgoto (ETE) Santa Luzia (Criciúma/SC) [Internet] [Mestrado]. Universidade Federal de Santa Catarina; 2019. Disponible en: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/214369?show=full
Aceptado 2024-11-25
Publicado 2025-01-31

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Los autores que publican en esta revista están de acuerdo con los siguientes términos:
Los autores ceden los derechos patrimoniales a la revista y a la Universidad del Valle sobre los manuscritos aceptados, pero podrán hacer los reusos que consideren pertinentes por motivos profesionales, educativos, académicos o científicos, de acuerdo con los términos de la licencia que otorga la revista a todos sus artículos.
Los artículos serán publicados bajo la licencia Creative Commons 4.0 BY-NC-SA (de atribución, no comercial, sin obras derivadas).