Uso de tubos geotextiles para la deshidratación de lodos en el tratamiento de aguas residuales

2025/07/28 09:50

Introducción: La creciente necesidad de una gestión eficiente de los lodos

Las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) generan miles de lodos al año, un subproducto que contiene agua, materia vegetal y residuos químicos. Los métodos tradicionales de eliminación (vertedero, incineración o reutilización agrícola) se enfrentan a desafíos como los elevados costes de transporte, los riesgos de contaminación atmosférica secundaria y las restricciones regulatorias. La deshidratación de lodos, que consiste en reducir el contenido de humedad de los materiales para minimizar su volumen, se ha convertido en un paso fundamental en la gestión sostenible de residuos. Entre las tecnologías de deshidratación, los tubos geotextiles y las bolsas de deshidratación de lodos destacan por su rentabilidad, sus beneficios ambientales y su adaptabilidad a diversas aplicaciones. Este artículo explora el funcionamiento de estas estructuras, sus ventajas y la búsqueda de casos reales que demuestran su eficacia.

Cómo funcionan los tubos geotextiles y las bolsas de deshidratación de lodos

1. Composición y diseño de materiales

Los tubos geotextiles están fabricados con polipropileno (PP) de alta resistencia o fibras naturales como el yute, con tamaños de poro que oscilan entre 0,07 mm y 0,5 mm. Su estructura tejida permite la permeación del agua a la vez que retiene los sólidos, funcionando como un sistema de filtración pasiva. Las bolsas de deshidratación de lodos, una variante más pequeña, comparten la misma estructura de tela; por otro lado, están diseñadas para aplicaciones de bajo volumen, como la contención de sedimentos de dragado o la gestión de lodos industriales.

Uso de tubos geotextiles para la deshidratación de lodos en el tratamiento de aguas residuales

Los tubos son cilíndricos y personalizables en medida (hasta cien metros) y diámetro (2-6 metros), lo que permite una implementación escalable. Por ejemplo, Anhui Zhonglu Engineering Materials Co., Ltd. produce tubos con resistencias a la rotura de 70-200 kN/m, ideales para trabajos pesados como la recuperación costera o la construcción de presas de relaves.

2. Mecanismo de deshidratación

El método consta de tres etapas:

Llenado: El lodo o fango se bombea al tubo/bolsa mediante el uso de una bomba de lodos o una máquina de lechado.

Consolidación: La gravedad y la capilaridad drenan el agua con la ayuda del geotextil, incluso cuando los sólidos se depositan en su interior.

Secado: A lo largo de semanas o meses, la humedad residual se evapora, reduciéndose hasta en un 80%.

El acondicionamiento químico se utiliza frecuentemente antes del llenado para mejorar el rendimiento. Polímeros como la poliacrilamida desestabilizan las partículas coloidales, formando flóculos gigantes que sedimentan más rápido. Un estudio de 2025 sobre lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) confirmó que los lodos acondicionados con polímeros lograron una reducción de humedad del 65 % en los tubos geotextiles, frente al 45 % sin acondicionamiento.

Ventajas clave de la deshidratación basada en geotextiles

1. Rentabilidad

En comparación con los equipos mecánicos de deshidratación (p. ej., centrífugas y prensas de banda), las construcciones con geotextiles requieren una inversión de capital y unos costes operativos mínimos. Una evaluación realizada en 2023 por NETICS BV en los Países Bajos determinó que el uso de tubos de yute para la deshidratación de sedimentos dragados redujo los costes en un 40 % en comparación con las alternativas sintéticas, principalmente debido a la reducción de los costes de los materiales y al ahorro de electricidad.

2. Sostenibilidad ambiental

Huella de carbono reducida: no se requieren estrategias que consuman mucha energía antes del bombeo preliminar.

Integración de la economía circular: Los sólidos deshidratados pueden reutilizarse como relleno para mejoras, tierra vegetal o material para la fabricación de ladrillos. Por ejemplo, la junta de aguas de Róterdam reutilizó 15.000 cientos de sedimentos deshidratados del dragado del puerto para proyectos de recuperación de tierras.

Opciones biodegradables: Los nuevos tubos de fibra natural (p. ej., yute, cáñamo) abordan los problemas de contaminación atmosférica causados por microplásticos. Un ensayo del consorcio realizado en 2025 demostró que los tubos de yute mantenían una resistencia a la tracción del 85 % tras seis meses de uso, lo que demuestra su viabilidad para proyectos a corto plazo.

Uso de tubos geotextiles para la deshidratación de lodos en el tratamiento de aguas residuales

3. Flexibilidad operativa

Los tubos geotextiles se adaptan a diversos terrenos (zonas costeras, zonas industriales o áreas remotas) sin necesidad de infraestructura convencional. Además, son compatibles con lodos con un contenido de sólidos elevado (5-15 %) y diversos tamaños de partículas, desde limo de alta calidad hasta arena gruesa.

Aplicaciones del mundo real y estudios de casos

1. Gestión de sedimentos dragados en los Países Bajos

Las autoridades neerlandesas del agua, con el objetivo de alcanzar el 50 % de utilización de la ayuda esférica para 2030, instalaron tubos geotextiles para desaguar los sedimentos del puerto de Róterdam. Utilizando tubos de yute rellenos con 10 000 m³ de lodos, el proyecto logró:

Reducción del 70% del precio en noventa días.

Retención del 95% de metales pesados (por ejemplo, zinc, cobre) dentro del tubo.

Reutilización de sedimentos secos para refuerzo de diques.

2. Deshidratación de lodos industriales en China

Sichuan Groupeve Co., Ltd. suministró bolsas deshidratadoras de lodos a base de PP a una planta siderúrgica de Chengdu para procesar lodos de alto horno. Las bolsas, con una resistencia a la tracción de 70 kN/m, procesaron 500 m³/día de lodos con un 12 % de sólidos, lo que produjo 180 m³/día de agua limpia y 320 m³/día de torta seca para la producción de ladrillos.

3. Optimización de plantas de tratamiento de aguas residuales en Brasil

Un estudio de 2017 con el recurso de Livia Avancini y Delma Vidal optimizó el plan de tubos geotextiles para lodos de EDAR en Santiago, Chile. Al comprobar el tamaño de los poros (0,1 a 0,3 mm) y los costes de llenado (2 a 5 m³/hora), lograron:

Reducción de precio del 60% de humedad en 30 días.

El 30% minimiza el uso de productos químicos a diferencia de los métodos estándar.

Uso de tubos geotextiles para la deshidratación de lodos en el tratamiento de aguas residuales

Consideraciones de diseño para un rendimiento óptimo

1. Selección de materiales

Fibras sintéticas: Los tubos de PP son aptos para proyectos a largo plazo (más de 5 años) con demandas de tracción moderadas.

Fibras naturales: Las bolsas de yute o cáñamo son las mejores para funciones cortas (6 a 12 meses) donde se prioriza la biodegradabilidad.

2. Tamaño y diseño

Relación diámetro-altura: llenar los tubos hasta el 66% de su diámetro para evitar la ruptura.

Espaciado: Deje entre 1 y 2 metros entre los tubos para el acceso de drenaje y mantenimiento.

3. Acondicionamiento químico

Los gastos de dosificación de polímeros se calculan según las características del lodo. Una patente de 2025, de Li Xianwang et al., presentó un método de preagitación que redujo el uso de polímero en un 20 %, a la vez que mejoró la estabilidad de los flóculos.

Desafíos e innovaciones futuras

1. Durabilidad de la fibra natural

Aunque los tubos de yute se degradan en su interior en uno o dos años, la exposición a los rayos UV y la exposición a microbios pueden acortar su vida útil. Se están estudiando tecnologías de recubrimiento, como los tratamientos a base de aloe vera, para aumentar la durabilidad sin comprometer la biodegradabilidad.

2. Sistemas de Monitoreo Inteligente

Los sensores IoT integrados en tubos ahora pueden monitorizar los niveles de humedad, la presión y las concentraciones químicas en tiempo real. Por ejemplo, el programa piloto 2025 de NETICS utilizó sensores wifi para optimizar los ciclos de llenado, reduciendo los costos de mano de obra en un 25 %.

3. Tecnologías híbridas

La combinación de tubos geotextiles con deshidratación eléctrica (aplicación de un área alimentada eléctricamente para acelerar la eliminación de la humedad) ha demostrado ser prometedora en pruebas de laboratorio, reduciendo el tiempo de deshidratación de semanas a días.

Uso de tubos geotextiles para la deshidratación de lodos en el tratamiento de aguas residuales

Conclusión: Los tubos geotextiles como pilar de la gestión sostenible del agua

Los tubos geotextiles y las bolsas de deshidratación de lodos ofrecen una solución versátil y ecológica a la crisis internacional de gestión de lodos. Su capacidad para limitar el volumen, reutilizar los residuos y combinarse con sistemas financieros circulares los convierte en elementos esenciales para el tratamiento moderno de aguas residuales. A medida que surjan avances en la ciencia de los materiales y la monitorización inteligente, estas estructuras desempeñarán un papel aún más importante en el logro de los objetivos de desarrollo sostenible.

Para las industrias en busca de optimizar la gestión de lodos, invertir en opciones de desagüe de lodo basadas en geotextiles ahora no es simplemente una medida de ahorro de costos, es una dedicación a un futuro más limpio y verde.