¿Qué es un biorreactor de membrana (MBR)? Guía completa con Q&A y datos reales

¿Qué es un MBR o biorreactor de membrana?

Según el ANSI, un MBR, biorreactor de membranas en sus siglas en inglés, es una tecnología de tratamiento de agua residual que combina un tratamiento biológico, donde se degrada la materia orgánica, y filtración, normalmente micro o ultrafiltración, para la remoción de los sólidos y biomasa suspendida del agua residual, prescindiendo de un decantador secundario. Al retirarse los sólidos por filtración, se puede trabajar a mayores concentraciones de biomasa en el reactor biológico, reduciendo significativamente la huella de este. 

Las principales ventajas del biorreactor de membrana son: alta eficiencia depurativa, calidad estable de efluente, huella reducida, compatibilidad con sistemas existentes y flexibilidad para ser combinado con otros procesos. Sin embargo, suele tener asociados un mayor coste de inversión y operación, así como una complejidad añadida en la operación frente a sistemas de lodos activos convencional.

¿Cómo funciona un sistema MBR? Paso a paso

Como detallan Al Shesh et al. (2021), en el reactor biológico un consorcio de microorganismos, principalmente bacterias, utiliza la materia orgánica presente en el agua residual como sustrato para su desarrollo, reduciéndose la carga contaminante. Además, se puede eliminar el nitrógeno presente en el agua residual mediante procesos de nitrificación-desnitrificación. Para ello, se divide el reactor biológico en una zona anóxica, donde los nitratos se convierten a compuestos nitrogenados gaseosos (N2O y N2) y una zona aerobia, donde se oxida la materia orgánica, reduciéndose los valores de DQO y DBO5

La biomasa generada y los sólidos suspendidos se retienen en unas membranas, habitualmente de microfiltración o ultrafiltración. El agua permeada se envía a tratamientos posteriores, en caso de haberlos, como una desinfección u ósmosis inversa, o a su destino final: cauce, según estipulado por la normativa actual , red de saneamiento o para reutilización. 

Componentes principales de un biorreactor de membrana

El biorreactor de membrana consta de dos elementos principales: el reactor biológico y las membranas de separación. Estos elementos se pueden integrar en una EDAR compacta, modular y prefabricada o bien en depósitos en acero o de materiales plásticos, balsas en hormigón…

Independientemente de si exista una zona anóxica o no, en la zona aerobia se instala un sistema de difusión de aire, a fin de aportar el oxígeno necesario para el proceso. 

Mediante un bombeo, se permea un agua con alta calidad. Existen diferentes tipos de membrana, pudiendo instalarse externamente al reactor o sumergidas en este. Las más habituales son de placa plana, tubulares y de fibra hueca. 

Con el objetivo de conseguir una mezcla homogénea en el sistema MBR, se coloca una bomba de recirculación que mueve el licor mezcla. Además, esta bomba puede utilizarse para purgar los lodos del reactor biológico. 

En las membranas sumergidas, se tiende a incorporar una aireación de burbuja gruesa, que previene la acumulación de materia orgánica en esta. En las membranas externas, el flujo de recirculación reduce la formación de la torta.

En cuanto al control, es importante monitorizar parámetros propios de un reactor biológico como el oxígeno disuelto, pH, SS o potencial redox. Adicionalmente, es fundamental registrar la presión transmembránica (TMP), que sirve como indicador del grado de colmatación la membrana. 

¿Para qué sirve un MBR en aguas residuales industriales?

Un MBR, o biorreactor de membranas, se utiliza en aguas residuales industriales cuando se necesita un tratamiento más eficiente, compacto y estable que el de los sistemas biológicos convencionales. Su principal función es combinar la degradación biológica de la materia orgánica con una separación sólido-líquido de alta calidad, lo que permite obtener un efluente mucho más limpio y homogéneo.

Es especialmente útil en industrias con altas cargas contaminantes, como alimentación y bebidas, química, textil, papelera o farmacéutica. En estos sectores, la variabilidad del caudal y de la composición del agua residual puede dificultar el funcionamiento de un tratamiento tradicional. El MBR ayuda a mantener una mejor calidad de salida incluso cuando la carga contaminante fluctúa, ya que retiene la biomasa en el reactor y trabaja con concentraciones más elevadas de microorganismos.

También es una solución muy interesante para proyectos de reutilización. Gracias a la calidad del agua tratada, el efluente de un MBR puede destinarse a usos internos, como limpieza, riego de zonas verdes, torres de refrigeración o servicios auxiliares, reduciendo el consumo de agua potable y mejorando la sostenibilidad de la planta.

Otra aplicación clave aparece cuando existen límites de vertido estrictos. El MBR permite cumplir con requisitos ambientales más exigentes, especialmente en cuanto a sólidos en suspensión y turbidez, y facilita el control de la calidad del agua vertida. Esto lo convierte en una tecnología muy valorada en instalaciones que deben adaptarse a normativas cada vez más restrictivas.

Además, un MBR puede ser una alternativa eficaz para ampliar la capacidad de tratamiento empleando un reactor biológico existente. Al sustituir o complementar la separación por decantación con membranas, se incrementa el rendimiento sin necesidad de grandes obras civiles. Por eso, muchas plantas lo eligen como solución de modernización y optimización del espacio disponible.

Datos reales de rendimiento: DQO, sólidos y calidad del efluente

En PROSIMED contamos con amplia experiencia en la aplicación de MBR en diversas industrias: bodegas, mataderos, farmacéuticas, lácteas, ovoproducto, piscifactorías, cárnicas… 

Algunos ejemplos de rendimiento real:

Ventajas del MBR frente a una depuradora convencional

Un biorreactor de membranas se suele comparar frente al sistema de lodos activos convencional. En resumen, las principales ventajas son:

• Mayor rendimiento depurativo

• Menor huella en planta

• Mayor estabilidad del proceso ante variaciones de caudal o carga contaminante

• Disminución en la producción de lodos

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