Instituto Masdar pionero en sistema innovador de tratamiento de aguas residuales

Innovación en el tratamiento y reutilización de aguas residuales liderada por el Dr. Shadi Hasan y su equipo en el Instituto Masdar. Foto cortesía del Instituto Masdar

El sistema de tratamiento de aguas residuales todo en uno desarrollado por el Dr. Shadi Wajih Hasan, profesor asistente de ingeniería química y ambiental del Instituto Masdar, se está mejorando aún más en un esfuerzo por avanzar en el campo de la purificación de aguas residuales.

El sistema avanzado del Dr. Hasan, conocido como electrobiorreactor de membrana sumergida, o SMEBR, es una unidad de tratamiento de aguas residuales híbrida integrada que es significativamente más eficiente en el tratamiento de aguas residuales y considerablemente menos susceptible a la incrustación, que es la acumulación no deseada de sal y bio -material en una membrana que reduce la capacidad de la membrana para filtrar las impurezas.

Un SMEBR es un biorreactor de membrana mejorado eléctricamente (MBR), que es una nueva tecnología de tratamiento de aguas residuales. Mientras que un MBR combina procesos de membrana como la microfiltración con procesos de tratamiento biológico para purificar las aguas residuales y obtener un efluente de alta calidad, un SMEBR agrega un tercer proceso electrocinético, que emplea una corriente eléctrica para eliminar varios contaminantes de las aguas residuales.

El SMEBR puede generar aguas residuales tratadas de mayor calidad mientras consume menos energía que un MBR, ya que la inclusión de procesos biológicos y electrocinéticos mejorados reduce la dependencia del sistema de las operaciones de tratamiento primarias y secundarias.

El Dr. Hasan contribuyó al desarrollo del primer sistema SMEBR a escala piloto durante sus estudios de doctorado en la Universidad de Concordia en Canadá y ha continuado su trabajo para mejorar y mejorar el SMEBR mientras estuvo en MI, con un enfoque en la optimización del sistema para una eficiencia operación en los Emiratos Árabes Unidos. El Dr. Hasan y sus colegas han publicado más de 20 artículos sobre este tema en revistas internacionales y actas de congresos como Nature Scientific Reports, Bioresource Technology, Chemosphere, Electrochimica Acta, Environmental Management y Environmental Sciences. Uno de esos artículos, del que es coautor su estudiante de doctorado Adewale Giwa, se ha mantenido en el primer lugar entre los 20 artículos principales en el motor de búsqueda BioMedLib en el dominio de los biorreactores de membrana para el tratamiento de aguas residuales desde 2015.

El interés en el trabajo SMEBR del Dr. Hasan también se evidencia en la publicación reciente de un artículo de revisión sobre el tema de los procesos electroquímicos con MBR, que fue publicado en la revista Frontiers in Environmental Science en agosto de 2016 por un equipo de investigadores de Italia y el Filipinas.

Un artículo de revisión resume estudios publicados previamente y proporciona el estado actual de comprensión sobre un tema de investigación en particular. Cuando se publica un artículo de revisión, significa que un número creciente de científicos está mostrando interés en el tema de investigación en particular.

"La publicación de un artículo de revisión que se centra en gran medida en mi trabajo SMEBR refleja el hecho de que el campo se está volviendo más importante a nivel mundial y que varios investigadores de todo el mundo han comenzado a trabajar con la misma tecnología de aguas residuales", comentó el Dr. Hasan.

Artículo Relacionado: Investigador Limpia Aguas Residuales

En sus esfuerzos por seguir avanzando en el sistema SMEBR a escala de laboratorio desarrollado en MI, el Dr. Hasan ha trabajado con Giwa para desarrollar el primer modelo numérico basado en computadora del SMEBR. El modelo simula el proceso de eliminación de contaminantes, como compuestos orgánicos e inorgánicos, a medida que las aguas residuales pasan por la unidad SMEBR y modela los efectos de los procesos SMEBR en la calidad del efluente, que es el agua descargada.

El modelo SMEBR mostró que el efluente producido por la nueva tecnología tenía las concentraciones más bajas de amoníaco, nitrógeno, fósforo y metales en comparación con el efluente producido por los otros dos procesos de tratamiento más comunes, incluido el proceso de lodo activado convencional y el proceso MBR. Luego, el modelo se validó mediante un trabajo experimental que produjo resultados similares a los que predijo el modelo.

"Para crear nuestro modelo, tuvimos que desarrollar diferentes modelos que representen cada uno de los tres procesos de tratamiento utilizados en un sistema SMEBR e integrarlos para que trabajen en colaboración para predecir el rendimiento del reactor, y esto nunca se había hecho antes". explicó el Dr. Hasan.

El modelo permite una mejor comprensión de cómo reaccionará un sistema SMEBR a diferentes calidades de aguas residuales y sería particularmente útil para optimizar el diseño y la construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales que planean aprovechar las tecnologías SMEBR.

Para avanzar aún más en la eficacia y la eficiencia de la tecnología SMEBR para producir agua de alta calidad, el Dr. Hasan está trabajando con el estudiante de maestría en ingeniería química Menatalla Ahmed para mejorar el sistema híbrido con un segundo ciclo de tratamiento, un proceso posterior al tratamiento que utiliza nanotecnología.

El proyecto se inició en colaboración con investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) con la intención de mejorar la calidad del efluente producido por el sistema SMEBR acoplando la filtración de nanocables, que son filtros hechos de nanopartículas delgadas de dióxido de manganeso y dióxido de titanio. como un proceso de post-tratamiento.

"El material de nanocables desarrollado a través de este proyecto ya ha demostrado una gran capacidad para eliminar la contaminación causada por la presencia de metales pesados ​​y contenido orgánico en las aguas residuales", dijo el Dr. Hasan. "Una tecnología de integración que combina esto con el sistema SMEBR ofrece un gran potencial para el tratamiento de aguas residuales".

Actualmente, los estudiantes de maestría y doctorado del Instituto Masdar también están probando otros nanomateriales para optimizar la nanofiltración basada en membranas posterior al tratamiento. El Dr. Hasan está trabajando actualmente para integrar la unidad SMEBR y la nanofiltración para desarrollar un prototipo para comenzar la prueba piloto del sistema integrado.

Aprovechando la experiencia del Dr. Hasan, el Instituto Masdar está desarrollando un innovador sistema de tratamiento de aguas residuales y está contribuyendo al avance del conocimiento científico de las nuevas tecnologías del agua.

El trabajo realizado por el Dr. Hasan y su equipo respalda el desarrollo de una infraestructura hídrica resiliente en los Emiratos Árabes Unidos al tiempo que fortalece la posición del país como líder mundial en la reutilización de aguas residuales tratadas.