Como ya se ha comentado, las plantas de tratamiento de aguas residuales son instalaciones energéticamente intensivas, por lo que el control y la mejora de su eficiencia energética es especialmente relevante en términos tanto económicos como medioambientales. En particular, el proceso de aireación correspondiente a la fase de tratamiento biológico (tratamiento secundario) se desmarca como el principal foco de consumo energético. Por lo tanto, la actuación sobre este proceso y el desarrollo de nuevas soluciones más eficientes resulta de especial interés para conseguir plantas de tratamiento de aguas residuales más efectivas, con menores costes de inversión y operación, y con menor huella medioambiental. En este sentido, las Nanoburbujas han emergido como una prometedora solución al problema y han captado la atención de numerosos investigadores debido a sus potenciales aplicaciones.
Las Nanoburbujas son burbujas muy pequeñas con diámetros por debajo de los 200nm que presentan una serie de propiedades únicas tanto fisicoquímicas como mecánicas que las hacen particularmente interesantes para el tratamiento de aguas residuales. Estas propiedades se pueden resumir en las siguientes:
- Relación superficie/volumen extremadamente alto. Debido al tamaño tan pequeño, las Nanoburbujas presentan una enorme área superficial por unidad de volumen, la cual intensifica la eficiencia de transferencia de oxígeno debido a la gran superficie de contacto entre las fases gas y líquido. Por ejemplo, la superficie de intercambio de un volumen de Nanoburbujas de 100 nm es alrededor de 1.000 veces la superficie del mismo volumen de microburbujas, y cientos de millones de veces comparado con las burbujas normales.
- Nula flotabilidad. La prácticamente nula flotabilidad de las Nanoburbujas (es decir, que las Nanoburbujas no suben a través del agua como otras macro y micro burbujas para alcanzar la superficie), permiten un mayor tiempo de residencia en la solución, lo cual hace que la eficiencia del sistema de aireación sea hasta 13 veces superior a otros sistemas convencionales de aireación.
- Las Nanoburbujas son muy estables y pueden permanecer en suspensión en el agua durante varios días, incluso meses, por lo que el oxígeno que se inyecta al proceso permanece actuando mucho más tiempo, por lo que los requerimientos de oxígeno se reducen considerablemente.
- Mayor homogeneización. Las Nanoburbujas presentan un excelente mezclado y una distribución homogénea a lo largo de toda la columna de agua donde se aplica, lo cual favorece el acceso de las Nanoburbujas a todos los rincones del tanque y asegura la transferencia de oxígeno en todos los puntos.
- Hiper oxidación. Además, una de las propiedades más interesantes de las Nanoburbujas es su capacidad de generar radicales libres altamente reactivos y favorecer la formación de radicales hidroxilo (OH–), lo cual le confiere a las Nanoburbujas la propiedad de la “hiper-oxidación”, la cual es un proceso de oxidación avanzado capaz de eliminar la materia orgánica de una forma mucho más rápida y eficiente.
