Sinergizar la recuperación de recursos y las emisiones netas cero en el sector de aguas residuales de China

Convertir agua sucia en un recurso útil

En toda China, vastas redes de tuberías transportan silenciosamente el agua que usamos en hogares y fábricas. Tradicionalmente, las plantas de tratamiento de aguas residuales se han visto como escudos necesarios pero costosos contra la contaminación. Este estudio sostiene que pueden convertirse en algo mucho más inspirador: motores potentes que recuperan energía, producen fertilizante y agua limpia, e incluso ayudan a extraer gases que calientan el clima de la atmósfera. Rediseñando el modo en que se trata el agua residual a nivel nacional, los autores muestran que el sector de aguas residuales de China podría pasar de ser un emisor importante de gases de efecto invernadero a generar un beneficio neto para el clima.

Por qué las aguas residuales importan para el clima

Las plantas de aguas residuales hacen más que depurar agua sucia. A medida que se tratan las aguas negras y las aguas industriales, se liberan metano y óxido nitroso —potentes gases de efecto invernadero—, junto con dióxido de carbono asociado al consumo de electricidad y productos químicos. Cuando los autores sumaron todas estas emisiones directas e indirectas para China en 2019, encontraron alrededor de 100 millones de toneladas de dióxido de carbono equivalente, situando al sector entre los mayores contaminadores industriales del mundo. La mayoría de las emisiones provienen de la descomposición de materia orgánica y nitrógeno en tanques de tratamiento y en la gestión de lodos, además de la electricidad necesaria para el bombeo y la aireación. Las aguas residuales urbanas domésticas y comerciales dominan porque se generan en volúmenes enormes y contienen altas cargas de carbono orgánico y nitrógeno.

De residuos lineales a un sistema circular

En lugar de tratar las aguas residuales como algo que hay que eliminar, el estudio diseña un sistema de ciclo de vida que las convierte en una fuente de energía, agua y nutrientes para las plantas. Los autores dividen el sistema en cuatro unidades vinculadas: tratamiento del agua, tratamiento de lodos, recuperación y conversión de energía, y suministro de energía y productos químicos desde el exterior. Introducen tecnologías mayoritariamente maduras que ya pueden funcionar a gran escala. Entre ellas están procesos anaerobios de alta velocidad que transforman la materia orgánica en biogás, bombas de calor que recuperan calor de aguas industriales calientes, y procesos que convierten lodos digeridos en biofertilizante. También exploran maneras de reutilizar agua tratada para la industria y las ciudades, y de acoplar unidades de captura de carbono a la limpieza de biogás y a sistemas de cogeneración para que el carbono quede atrapado en lugar de liberarse.

Cuánta contaminación y energía se puede ahorrar

Combinando estas tecnologías en seis escenarios futuros “qué pasaría si”, el equipo evalúa hasta qué punto la recuperación de recursos puede acercar al sector a los objetivos climáticos. Cuando incluyen los beneficios climáticos de sustituir la electricidad a base de carbón, el gas fósil, los fertilizantes convencionales y el agua dulce por productos recuperados, el escenario de mejor rendimiento convierte las actuales 99,8 millones de toneladas de emisiones en aproximadamente 10 millones de toneladas de remoción neta. En ese diseño, el tratamiento de aguas residuales no solo se abastece con la energía recuperada, sino que exporta electricidad y calor sobrantes, produce biofertilizante que compensa a los fertilizantes sintéticos y captura carbono de corrientes de biogás. Incluso cuando los autores ignoran estos beneficios de sustitución y observan solo las emisiones en el sitio y el carbono capturado, el sistema avanzado reduce drásticamente las emisiones directas de proceso y depende mucho menos de la energía externa.

Diferentes corrientes de desecho, diferentes oportunidades

No todas las aguas residuales son iguales. Las aguas industriales con alto contenido orgánico —ricas en residuos de alimentos, papel y subproductos químicos— ofrecen la mayor oportunidad porque su carbono concentrado produce abundante biogás y calor. En todos los escenarios, el tratamiento de esta corriente puede generar ganancias energéticas netas e incluso emisiones netas negativas por sí sola. Las aguas industriales de bajo contenido orgánico y las aguas residuales municipales son más difíciles de gestionar, pero también se benefician de mejores esquemas de tratamiento. El estudio también examina opciones de reutilización de aguas. Una cadena relativamente simple de filtración y desinfección que produce agua para usos no potables ofrece mayor beneficio climático, a menor coste energético, que un sistema de membranas intensivo en energía diseñado para suministrar agua industrial de muy alta pureza. En las provincias de China, las diferencias en volúmenes de aguas residuales, composición y actividad industrial generan patrones distintos de uso de energía y reducción de emisiones, lo que sugiere que serán necesarias estrategias regionales.

Equilibrar ganancias climáticas y costes

Transformar el sector de aguas residuales no es gratis. Algunas de las configuraciones más avanzadas, especialmente las que usan reactores de membrana intensivos en energía y captura de carbono extensa, incrementarían actualmente los costes totales en más de la mitad en comparación con el sistema actual. Sin embargo, los autores destacan vías más prácticas a corto plazo. En particular, combinar tratamiento primario de alta tasa, eliminación eficiente de nitrógeno, digestión de lodos para producir biofertilizante y captura de carbono dirigida puede reducir sustancialmente las emisiones mientras aumenta los costes solo de forma modesta —y en algunos casos industriales, las ventas de energía y recursos cubren más que los gastos. También señalan futuras reducciones de costes gracias a membranas y tecnologías de eliminación de nitrógeno más baratas, además de un uso más amplio de bombas de calor tanto en efluentes industriales calientes como en efluentes secundarios más fríos a medida que se expande la infraestructura de aprovechamiento térmico.

Qué significa esto para la vida cotidiana

Para quienes no son especialistas, el mensaje clave es que el agua que se tira por los inodoros y se evacúa de las fábricas podría convertirse en una solución climática importante en lugar de un simple problema de residuos. Con un diseño cuidadoso y la mezcla adecuada de tecnologías, las plantas de aguas residuales de China podrían suministrar energía, fertilizante y agua reutilizable mientras eliminan más gases de efecto invernadero de los que emiten. El estudio traza paquetes tecnológicos realistas que se acercan a este objetivo con costes adicionales manejables hoy, y muestra cómo las mejoras futuras podrían inclinar el sistema hacia un beneficio económico neto. En un sentido más amplio, ofrece un ejemplo concreto de cómo reimaginar la infraestructura existente dentro de una economía circular puede ayudar a las sociedades a avanzar hacia emisiones netas cero.

Cita: Yang, W., Liu, H., Yao, T. et al. Synergizing resource recovery and net-zero emissions in China’s wastewater sector. Commun Earth Environ 7, 320 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03346-w

Palabras clave: recuperación de recursos de aguas residuales, emisiones de gases de efecto invernadero, economía circular, captura de carbono, infraestructura hidráulica de China