La producción de microalgas ha experimentado un importante desarrollo durante los últimos años gracias a sus múltiples aplicaciones industriales. Debido a su elevada versatilidad y a sus propiedades funcionales, las microalgas encuentran aplicación en sectores tan diversos como la cosmética, la acuicultura, la alimentación, la nutrición animal o la nutracéutica, convirtiéndose en una materia prima de gran valor para numerosas industrias.
Sin embargo, la producción industrial de microalgas requiere un control exhaustivo de las condiciones de cultivo para garantizar tanto la productividad de los sistemas como la calidad final de la biomasa obtenida. Entre todos los factores que intervienen en el proceso, la calidad del agua utilizada constituye uno de los parámetros más importantes.
Con objeto de adecuar el agua de mar utilizada en sus procesos de producción Necton S.A., una empresa portuguesa especializada en el cultivo de microalgas, encargó a J. Huesa Water Technology el diseño y suministro de una planta de tratamiento basada en tecnología de ultrafiltración, con una capacidad nominal de 12,5 m³/h.
El proyecto ha sido desarrollado bajo modalidad llave en mano, abarcando las fases de estudio, ingeniería, diseño, fabricación a medida, instalación y puesta en marcha de la planta.
Como parte de esta metodología de ejecución, la planta fue fabricada y probada previamente en las instalaciones de J. Huesa y suministrada completamente montada sobre bancada (skid). Este enfoque reduce los trabajos en campo, acorta los plazos de instalación y puesta en marcha y minimiza los riesgos asociados al montaje en obra.
Objetivo del tratamiento
La calidad del agua de aportación influye directamente sobre la estabilidad de los cultivos y el correcto funcionamiento de las instalaciones de producción de microalgas. Las variaciones en los niveles de sólidos en suspensión, materia particulada y otras impurezas pueden afectar tanto al desarrollo del cultivo como al rendimiento global del proceso. En este contexto, la ultrafiltración constituye una solución eficaz para garantizar una calidad de agua estable y consistente, independientemente de las fluctuaciones que puedan producirse en el agua de alimentación.
La tecnología de ultrafiltración permite afrontar estas fluctuaciones mediante una barrera física formada por membranas de fibra hueca con poros de tamaño nanométrico, capaces de retener partículas y coloides independientemente de las variaciones de la calidad del agua de alimentación. De este modo, se obtiene un agua tratada con niveles muy reducidos y estables de turbidez y sólidos en suspensión, proporcionando unas condiciones de proceso más fiables y consistentes.
Tras analizar los requisitos técnicos del cliente y los objetivos generales del proyecto, el equipo de ingeniería de J. Huesa desarrolló una solución específicamente diseñada para acondicionar el agua de mar mediante procesos avanzados de separación física.
La línea de tratamiento seleccionada combina una etapa de prefiltración mediante filtración de anillas y una etapa principal de ultrafiltración por membranas, permitiendo obtener una calidad de agua adecuada para su utilización en los sistemas de cultivo.
Los principales parámetros de diseño considerados para la instalación se resumen en la siguiente tabla:
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Caudal de entrada | 14,10 m³/h |
| Caudal de agua ultrafiltrada | 12,50 m³/h |
| Conversión de la planta | 88,70 % |
| Horas de trabajo | 20 h/día |
| Depósito BW-CEB-CIP | 4 m³ |
| Depósito de agua ultrafiltrada | 5 m³ |
La instalación ha sido diseñada para maximizar el aprovechamiento del recurso hídrico, alcanzando una conversión global del 88,7 %. Esto significa que, de los 14,10 m³/h de agua de mar captada, 12,50 m³/h se transforman en agua ultrafiltrada adecuada para los sistemas de cultivo de microalgas del cliente, destinándose únicamente alrededor de 1,6 m³/h a las operaciones de limpieza de las membranas.
Este elevado nivel de recuperación contribuye tanto a reducir la captación de agua como a minimizar el volumen de vertido generado, mejorando la sostenibilidad global de la instalación.
Pretratamiento
La primera barrera de protección del sistema está formada por un filtro de anillas autolimpiante con un grado de corte de 150 μm.
Esta etapa permite retener arenas, sólidos gruesos y otras partículas de tamaño elevado presentes en el agua de alimentación, reduciendo la carga sólida que llega a la ultrafiltración y mejorando las condiciones de operación de las membranas.
La limpieza automática del filtro permite mantener las prestaciones de filtración sin necesidad de interrupciones frecuentes del proceso.
Sistema de ultrafiltración
La etapa principal de tratamiento está formada por tres módulos de ultrafiltración diseñados para la separación de sólidos finos y materia en suspensión residual, permitiendo la reducción de sólidos en suspensión, partículas finas y turbidez presentes en el agua de alimentación.
La ultrafiltración constituye una tecnología de separación por membranas ampliamente utilizada cuando se requiere una reducción significativa de la carga de sólidos presentes en corrientes de agua superficiales o marinas.
En este proyecto, la instalación ha sido diseñada para proporcionar un caudal de tratamiento de 12,5 m³/h, obteniéndose un agua con características adecuadas para su utilización en los sistemas de cultivo del cliente.
El sistema incorpora un depósito de acumulación de agua ultrafiltrada con capacidad de 5 m³ que permite almacenar el agua tratada y facilitar la operación de las distintas secuencias automáticas de la instalación. Este tanque cuenta con un sistema de recirculación para la correcta dosificación de los productos químicos, permitiendo la dosificación controlada de reactivos para el acondicionamiento del agua tratada.
Skid de ultrafiltración instalado en planta
Sistema de limpieza de membranas
Con el fin de mantener las condiciones de operación del sistema de ultrafiltración, la planta incorpora diferentes procedimientos de limpieza integrados en el diseño.
Entre ellos destacan:
- Lavados a contracorriente (Backwash).
- Limpiezas químicamente reforzadas (CEB).
- Limpiezas químicas CIP (Clean-In-Place).
- Sistema Air Flush para asistencia neumática durante determinadas secuencias de limpieza.
La instalación dispone asimismo de un depósito específico para operaciones BW-CEB-CIP, sistemas de bombeo asociados y dosificación de reactivos químicos destinados a las operaciones de limpieza de membranas.
Estas operaciones permiten controlar el ensuciamiento de las superficies filtrantes y mantener los parámetros de diseño durante la explotación de la planta.
Además de garantizar el correcto funcionamiento del sistema, la combinación de limpiezas hidráulicas y químicas programadas contribuye a mantener estable la presión transmembrana y el rendimiento de filtración a lo largo del tiempo. Esto permite prolongar la vida útil de las membranas, reducir la frecuencia de intervenciones manuales y optimizar los costes de explotación asociados al tratamiento.
Automatización y control del proceso
La instalación ha sido equipada con un sistema de control basado en PLC capaz de gestionar de forma autónoma las distintas etapas de tratamiento y limpieza, reduciendo significativamente las necesidades de intervención por parte de los operadores.
A través de una pantalla táctil de 7″, el usuario puede supervisar el estado de la planta, arrancar y detener equipos, modificar parámetros operativos, consultar históricos de alarmas y tendencias de funcionamiento, así como gestionar de forma sencilla las distintas secuencias del proceso.
Adicionalmente, la instalación puede incorporar acceso remoto para labores de diagnóstico y asistencia técnica, permitiendo reducir desplazamientos y agilizar la resolución de incidencias.
Gracias a este elevado grado de automatización, el cliente dispone de una solución fiable, eficiente y preparada para operar de forma continua, adaptándose a las exigencias de un proceso biotecnológico donde la estabilidad operacional resulta un factor determinante.
Este proyecto pone de manifiesto la experiencia de J. Huesa Water Technology en el diseño e implantación de sistemas de tratamiento de agua adaptados a los requisitos específicos de cada proceso industrial.
La ejecución integral del proyecto, desde la ingeniería conceptual hasta la puesta en marcha final, ha permitido suministrar una instalación adaptada a los requerimientos operativos del cultivo industrial de microalgas, integrando tecnologías de filtración, ultrafiltración, automatización y limpieza química en una solución desarrollada a medida.
Asimismo, el alcance llave en mano ha incluido la formación de los operadores y el acompañamiento durante la puesta en marcha, garantizando la correcta explotación de la instalación desde el primer día. Tras la entrega, el cliente cuenta además con el soporte del servicio postventa de J. Huesa, que abarca labores de mantenimiento preventivo y correctivo, suministro de consumibles y productos químicos, así como servicios de asistencia técnica especializada.
Gracias a esta solución, el cliente dispone de un suministro estable de agua de alta calidad para sus procesos de cultivo, garantizando la continuidad operativa y la fiabilidad del proceso productivo.
Control de calidad del proceso
