Tratamiento de aguas residuales en la producción de pescado y marisco

29 de febrero de 2024 (Lectura 10 mins)
Jordi Fabregas

1. Composición de las aguas residuales de la industria del pescado y marisco

El proceso de producción de pescados y mariscos no es uniforme y varia sustancialmente según sea el producto final a comercializar. Los procesos más habituales son los siguientes:

Cada una de estas etapas genera un determinado tipo de aguas residuales, por lo que las características de los efluentes producidos en la industria del pescado y marisco presentan una gran variabilidad en función del producto final y los procesos a los que haya sido sometido.

El pescado que se dirige a distribución y consumo únicamente seguirá un tratamiento consistente en los procesos de lavado, limpieza, almacenamiento y refrigeración. El vertido obtenido es un efluente que contiene agua, sangre y solidos residuales de pescado.

En el caso de procesados como conservas, salazones, ahumados , etc., los efluentes serán ricos en DQO, DQO, SS y aceites y grasas, además de contener los compuestos utilizados en su procesamiento y conservación.

También deberán considerarse los efluentes generados durante la limpieza de las instalaciones industriales, los cuales contienen partículas suspendidas, aceites y grasas, además de los productos químicos utilizados para el proceso de limpieza.            

Las aguas residuales de esta industria se pueden caracterizar por sus parámetros fisicoquímicos, orgánicos, nitrógeno y contenidos de fósforo. Las principales variables para evaluar su nivel de contaminación son:

  • Demanda Bioquímica de oxígeno (DBO5)
  • Demanda química de oxígeno (DQO)
  • Sólidos suspendidos totales (SST)
  • Grasas y aceites
  • pH.

En la siguiente tabla se observan los rangos habituales de contaminación que presentan las aguas residuales generadas en la producción de pescado y marisco:

pHDQO (mg/l)DBO5 (mg/l)TSS (mg/l)Ac. y Grasas (mg/l)
5,5 – 92000 – 5000800 – 2500700 – 2000100 – 1000

Pese a su variabilidad, es evidente que son vertidos con elevadas cargas de SST, aceites, grasas, y materia orgánica biodegradable, que sobrepasan con creces los límites establecidos por las normativas sobre aguas residuales.

Los aceites y grasas presentes en estos efluentes, que son producto del mismo procesamiento del pescado, tienden a flotar en la superficie afectando a la transferencia de oxígeno al agua. Por su parte, el nitrógeno y fosforo son nutrientes que pueden causar la proliferación de algas y afectar a la vida acuática si su presencia excede los límites permitidos.

La industria del pescado y marisco consume un alto volumen de agua, por lo que es imprescindible garantizar que los tratamientos implantados son suficientes para cumplir con los límites de vertido, e incluso para reutilizar parte del agua en distintos procesos y operaciones de las propias factorías industriales.

2. Tratamiento de aguas residuales y recuperación de subproductos en la industria del pescado y marisco

Las aguas residuales generadas en la industria del pescado y marisco son una fuente rica en una gran variedad de compuestos químicos de interés industrial, por lo que su tratamiento persigue un doble objetivo:

  • Separar contaminantes que pueden causar un impacto negativo en los ecosistemas marinos. 
  • Recuperar algunos recursos valiosos presentes en el agua como el aceite, la grasa y determinados tipos de sólidos, que posteriormente se convertirán en harina de pescado, y otros subproductos.

El pretratamiento de los efluentes es fundamental para la posterior recuperación de estos subproductos. Las tecnologías más ampliamente utilizadas para esta fase de pretratamiento son el cribado y la flotación por aire disuelto, ya que permiten separar más de un 90 % de los sólidos y aceites presentes.

Las proteínas extraídas son posteriormente concentradas mediante una variedad de métodos, siendo los más habituales la ultrafiltración y la evaporación al vacío.

Adicionalmente, existen otras tecnologías, como los biorreactores de membrana, que en combinación con otros procesos, permiten la recuperación de estos subproductos, a la vez que mejoran las cualidades nutricionales, funcionales y biológicas de los concentrados de proteínas presentes en las aguas residuales, facilitando su reutilización en la industria alimentaria, agroquímica y farmacéutica. 

Una planta de tratamiento de aguas residuales para la industria del pescado y marisco acostumbra a incluir los siguientes procesos:

  • Cribado
  • Sistema DAF
  • Reactor biológico aerobio de fangos activos, o sistema MBR
  • Ultrafiltración, o evaporador al vacío

La flotación por aire disuelto (DAF) es un proceso eficiente de clarificación de aguas residuales. Un sistema DAF separa eficientemente los sólidos en suspensión, aceite, grasas y otros contaminantes presentes en los efluentes residuales. Los sólidos se adhieren a microburbujas de aire insuflado, y ascienden a la superficie, donde flotan formando un lodo, que se retira del equipo mediante sistemas barredores mecánicos. 

Tras el pretratamiento mediante DAF, una parte importante de la DQO queda en disolución en el agua residual y, llegados a este punto, difícilmente podrá ser depurada por medios fisicoquímicos. Tampoco es conveniente aplicar directamente un tratamiento mediante membranas de Micro y Ultrafiltración, ya que sólo se podrán separar las moléculas de mayor tamaño, y además las membranas se podrán colmatar con rapidez debido a las cargas contaminantes residuales.

Para tratar las cargas orgánicas habituales en esta fase del proceso y, en base a las elevadas biodegradabilidades detectadas habitualmente en estos efluentes, se recomienda un tratamiento biológico aerobio mediante fangos activos. De esta forma se oxidan las moléculas de materia orgánica, obtenido una reducción de la DBO elevada (aprox.90 %).

Como es conocido, el proceso biológico de fangos activos precisa de una clarificación posterior, con una recirculación de fangos frescos al tanque de oxidación para mantener un equilibrio en el sistema. Una parte de los lodos recirculados se extraen como fangos en exceso para su deshidratación y evacuación. 

El proceso de concentración de estos fangos será más costoso cuanto mayor sea el volumen de agua a deshidratar, por lo que la flotación DAF viene a imponerse sobre la sedimentación secundaria, ya que ofrece un mayor rendimiento trabajando a altas cargas, con el consiguiente menor espacio ocupado, y un incremento sustancial (4 o 5 veces mayor) de concentración en los lodos separados.

Por otro lado, al obtener aguas con muy bajo contenido en sólidos suspendidos y aceites residuales, se podrán someter a un proceso de ultrafiltración para ser reutilizadas.

La Ultrafiltración es un proceso de filtración por membranas, mediante el cual se eliminan sólidos suspendidos, bacterias y virus. Asimismo, se produce agua de alta calidad y densidad baja de sedimentos.

El agua ultrafiltrada podrá reutilizarse, o si es preciso por las exigencias de su punto de aplicación, se podrán someter a una purificación complementaria mediante membranas de nanofiltración o de ósmosis inversa.

3. Tratamiento de aguas residuales con MBR

Los sistemas MBR son una excelente alternativa a los sistemas de fangos activos, que combinan el proceso de degradación biológica con la separación sólido/líquido mediante filtración con membranas. Los biorreactores de membranas ofrecen un excelente rendimiento para el tratamiento de las aguas residuales generadas en la producción de pescado y marisco. 

En muchas ocasiones, y dependiendo de los espacios disponibles y las cargas contaminantes, la instalación de un sistemas MBR supone la solución más eficiente y rentable.

Un sistema MBR consiste en un biorreactor aeróbico con un equipo de aireación y un skid de ultrafiltración (UF) por donde se recircula la biomasa.

Gracias a que la biomasa queda completamente retenida en la membrana y se reintroduce en el reactor, se consiguen concentraciones muy elevadas en el reactor (5 veces superiores a las de los sistemas convencionales). Esto se debe a tiempos de residencia cortos, una extraordinaria capacidad de degradación, una mínima necesidad de espacio y una notable calidad del permeado.

Otra ventaja de la mayor concentración de biomasa es la posibilidad de amortiguar los impactos de la carga contaminante sin dañarla. Las fluctuaciones breves de hasta 10 gr/l de DBO en la entrada del reactor apenas influyen en la concentración de biomasa. Gracias a esta capacidad tampón se garantiza una calidad uniforme del permeado.  

En un sistema MBR es posible alcanzar 200 mg O2/l/h de tasa de oxigenación, un valor mucho mayor que el obtenido en los reactores convencionales. Gracias a la suspensión total de los microorganismos (sin formación de flóculos) se obtiene una gran superficie, que permite que el oxígeno que fluye en el medio sea absorbido por los microorganismos directamente por la ruta más corta. Este hecho permite a las bacterias una alta tasa metabólica.

Combinación de DAF y MBR para tratar las aguas residuales en la producción de pescado y marisco

Una línea de tratamiento completa para tratar los vertidos procedentes de una industria pesquera, se podría componer de un tratamiento primario mediante flotación por aire disuelto, y un MBR que podría considerarse como tratamiento secundario + terciario. El agua así obtenida puede reutilizarse en muchos procesos de la propia industria, estando además preparada para ser purificada por procesos de afino como la nanofiltración/ósmosis inversa, o intercambio iónico.

Como se ha comentado, las aguas residuales se someten a un primer cribado, desengrasado y clarificado mediante un flotador DAF.

Desde aquí el agua entra al reactor, pasando previamente por la zona de desnitrificación anóxica, si es necesario, donde se realiza la oxigenación de las sustancias orgánicas mediante la introducción de aire.

La mezcla del volumen del reactor se logra mediante el sistema de aireación. En esta etapa cobra especial importancia la formación de pequeñas burbujas que se mezclan con todo el agua residual a tratar. En un sistema de membranas sumergidas, la circulación del volumen del reactor se realiza de forma continua a través de la cámara de membranas (tanque) adjunta al reactor de aireación, en la que las membranas de ultrafiltración se introducen directamente en la biomasa.

La succión de la membrana se produce con un mínimo aporte de energía procedente de una bomba centrífuga auto aspirante. Esto separa la biomasa tratada y purificada de las sustancias orgánicas de alto peso molecular aún no degradadas.

El agua purificada, compuesta por agua, sales y sustancias no biodegradables de bajo peso molecular, sale del sistema como permeado a través de la parte interna de las membranas, mediante la aplicación de una depresión. Por otra parte, los lodos (la biomasa procedente del tanque de ultrafiltración) se reintroducen en la etapa de desnitrificación y en el biorreactor.

En Sigmadaf utilizamos tanto membranas UF de fibra hueca con cabezales superiores libres, como membranas planas paralelas de nuevo diseño, que se sumergen verticalmente en el contenedor de membrana dentro de la biomasa.

Desde el fondo de las membranas se sopla aire hacia el interior del recipiente, lo que crea una sobrepresión del medio en la membrana, a la vez que mantiene la biomasa en movimiento para evitar la formación de una capa colmatante.

Una bomba extrae continuamente el agua tratada (permeado) del interior de la membrana.

La superficie de la membrana se puede limpiar, si es necesario, en ciclos cortos regulares enjuagando el retorno del permeado. Esto minimiza las costosas y laboriosas limpiezas químicas y garantiza un flujo uniforme. La ventajosa construcción modular de las membranas permite una densidad de ensamblaje muy alta.

El proceso MBR se puede controlar de modo que la producción de exceso de lodo se pueda reducir a 0,05 – 0,1 kg/kg de DBO eliminada (los valores de 1-3 son normales en el proceso convencional).

A continuación, se muestra un diagrama del proceso descrito.

Analítica realizada en aguas residuales de industria pesquera, en la que se ha utilizado una línea de tratamiento de efluentes con DAF y MBR.

ConceptoDBO5 (mg/l) 2050 40 98DQO (mg/l)SST (mg/l)Aceites y Grasas (mg/l)pH
Agua Bruta2050427518509425,5
Agua tratada401289,3416,5
% Reducción989799,595,6 

4. Conclusión

La producción de pescado y marisco es uno de los pilares de la industria alimentaria a nivel global. A partir de la captura de peces, mariscos y otros animales marinos, se procesan numerosos productos y subproductos de consumo creciente. no obstante, el consumo de agua es elevado, al igual que lo son los agentes contaminantes que contienen las aguas residuales que se generan en sus procesos.

Las líneas de tratamiento de estas aguas residuales se componen básicamente de un tratamiento primario con la inclusión de un flotador DAF, seguida de un proceso biológico aerobio y un sistema de membranas de UF con recirculación y extracción de fangos (MBR).

El sistema MBR de Sigmadaf es una solución idónea para el tratamiento de las aguas residuales procedentes de la industria pesquera. Es una tecnología compacta, que requiere de poco espacio para su implantación y opera con gran eficiencia, disminuyendo los costes de instalación y de energía.

La reutilización de parte de las aguas residuales constituye en sí misma una rentabilización de los procesos de tratamiento de los vertidos. Además, la recuperación de proteínas, grasas y otros subproductos contenidos en los residuos son una opción viable, ya que estos presentan una elevada tasa de proteínas, aceites y minerales de alto valor comercial y nutricional.

El aprovechamiento de los efluentes de desecho de la industria pesquera como fuente de compuestos bioactivos puede ayudar a la preservación de otras especies o fuentes convencionales y contribuir a la seguridad alimentaria. De esta forma, se aumenta el valor agregado de los desechos y se minimiza el impacto ambiental que estos tienen. El objetivo es fomentar una cultura de desarrollo sostenible, que al mismo tiempo permitirá contribuir al mejor tratamiento de las aguas residuales y a reducir los costes que esto conlleva.                                                                                                                           

Bibliografía y consultas

Biorreactor de membranas: etapas del proceso, ventajas y comparativa con sistemas convencionales | iAgua

Fish processing by-product generation and end use opportunities. | Download Scientific Diagram (researchgate.net)

espesca.com/industria-pesquera

https://es.scribd.com/presentation/92333892/La-Industria-Pesquera-02-1

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