El término Reactor Biológico de Membrana (MBR) hace referencia a la combinación de un proceso de fangos activos y de separación mediante membranas. Las recientes innovaciones técnicas y las reducciones significativas de costes está conduciendo a un aumento en la aplicación de la tecnología MBR al tratamiento de aguas residuales, tanto municipales como industriales. Algunos de los aspectos más atractivos de los MBR son su bajo requerimiento de espacio, su carácter modular, la flexibilidad en las configuraciones, su estabilidad y la eliminación de los problemas asociados a la sedimentación de los lodos.

[Grupo de Procesos y Sistemas de Ingeniería Ambiental, Universidad Autónoma de Madrid]

El término Reactor Biológico de Membrana (MBR) hace referencia a la combinación de un proceso de fangos activos y de separación mediante membranas. Derivan del sistema clásico de tratamiento mediante fangos activados mediante la introducción de un módulo de membranas en lugar del tanque de sedimentación. Los MBR no constituyen una tecnología nueva, pues se desarrollaron hace ya casi tres décadas, pero en la última década su utilización ha aumentado de forma importante gracias a las recientes innovaciones técnicas como a las reducciones significativas de costes. Los MBR son aplicables tanto al tratamiento de aguas residuales municipales como industriales.

Las ventajas que presenta un MBR frente a un tratamiento convencional de fangos activos son la eliminación del decantador secundario, reduciendo de este modo el espacio requerido para su instalación, eliminación de los problemas derivados de la ocurrencia de sedimentaciones de lodo deficientes, obtención de efluentes de calidades equiparables a las obtenidas tras un tratamiento terciario, operación del reactor con elevadas concentraciones de sólidos (4-15 g SST/L) lo que hace reducir el espacio e incrementar las cargas volumétricas tratables, posibilidad de ampliación de plantas preexistentes sin necesidad de obra civil y gran estabilidad frente a vertidos de alta carga contaminante.

Actualmente existen seis configuraciones principales en los procesos de membrana existiendo diferencias prácticas con beneficios y limitaciones distintas. Las membranas empleadas en este tipo de aplicaciones se sitúan entre los rangos de micro y ultrafiltración, con un tamaño medio de poro entre 0.03 y 0.5 µm según el fabricante.  Las configuraciones son tanto de geometría plana como cilíndrica distinguiéndose:

1. placa plana

2. fibra hueca

3. multitubular

4. tubo capilar

5. filtro de pliegues

6. espiral

La elección de cada configuración depende del tipo de efluentes que deben tratarse y de las características del licor mezcla, teniendo en cuenta parámetros como la viscosidad, temperatura, oxígeno disuelto, tendencia a formar espumas, características de los flóculos, la hidrofobicidad y la carga superficial, la presencia de exopolímeros celulares, productos microbiológicos solubles, etc. Los tipos de membranas más empleadas en los MBR son las de fibra hueca y placa plana (Figura 1). Aunque su geometría, hidrodinámica, configuraciones espaciales y propiedades mecánicas son distintas (Tabla 1), los rendimientos obtenidos en estudios comparativos no presentan diferencias significativas entre ambas membranas en términos de eficiencias obtenidas.

Figura 1. Aspecto general y configuraciones de membranas de placa plana (izquierda) y fibra hueca (derecha).

Tabla 1. Comparación de la propiedades de membranas de fibra hueca y placa plana.

El aporte de aire en los MBR se hace necesario no solamente para cubrir las necesidades de oxígeno por parte de los microorganismos en su labor biodegradativa, sino también por las ventajas que se obtienen en la limpieza de la superficie de la membrana y por la generación de una presión transmembrana que impide el crecimiento microbiano sobre la superficie de la membrana.

El Mercado actual de los MBR y su proyección futura

El mercado de los MBR está experimentando actualmente una aceleración y se espera un crecimiento sostenido al menos durante la presente década. El mercado global se duplicó en un periodo de 5 años desde el 2000 para alcanzar un valor de mercado de 217 millones $ en el 2005, creciendo desde un valor de aproximadamente 10 millones $ en 1995. Además, se espera alcanzar 360 millones $ en 2010. Este crecimiento está superando al alcanzado por otros grandes mercados de equipos de tratamiento de aguas y más rápidamente que mercados de otros tipos de sistemas de membrana.

En Europa, el mercado total de MBR para usos tanto industriales como municipales en 1999 se estimó en 25,3 millones de €, llegando a los 32,8 millones en 2002. En 2004, el mercado europeo de MBR está equitativamente repartido entre Reino unido/Irlanda, Alemania, Francia, Países Bajos y Península Ibérica (Figura 2).

Figura 2. Mercado europeo de MBR (Frost y Sullivan, 2005)

Con nuevos factores entrando en juego, la tecnología MBR está comenzando actualmente a madurar lo que hace esperar que el crecimiento sea sustancial durante la presente década. Las evidencias sugieren que el MBR continuará penetrando en el mercado del tratamiento de efluentes, con un mayor número de intervinientes en el mercado global en alza. Actualmente el mercado está dominado principalmente por dos compañías Zenon (fibra hueca) y Kubota (placa plana). Esta dominancia de las dos empresas se espera que se manten se mantenga a corto y medio plazo.