Microlimpiadores de aguas

El crecimiento de la población junto con el avance de la producción industrial y de la agricultura en países desarrollados como España, ha supuesto, en los últimos años, el crecimiento de la demanda de agua de calidad. Los organismos reguladores se encargan de fijar los parámetros fisicoquímicos y biológicos que tiene que cumplir un agua para ser apta para el abastecimiento humano o reutilización. Por eso resulta tan importante hacer un correcto tratamiento de las aguas residuales.

El objetivo de estos tratamientos no solo es reducir la presencia de materia orgánica en las aguas residuales, sino también eliminar los contaminantes y obtener productos útiles inocuos para el medio ambiente. Existen distintos tipos de tratamientos en función del tipo de contaminantes que arrastre el agua o del uso final que se le quiere dar. Se clasifican en tratamientos físicos, químicos y biológicos.

Los tratamientos biológicos son aquellos que usan microorganismos que consumen el material orgánico en exceso de las aguas de desecho. Los microorganismos implicados en el proceso de depuración son específicos para cada etapa, por tanto el crecimiento y desarrollo de las comunidades microbianas vendrá determinado por las necesidades del sistema. Generalmente las aguas negras municipales o los desechos líquidos que llegan de los sectores alimentarios, agroindustriales y petroquímicos son tratados mediante esta vía.

La depuración de las aguas residuales es una tarea complicada, ya que presentan elevadas concentraciones en nutrientes, principalmente nitrógeno y fósforo, difíciles de eliminar. Es necesario que el exceso de nutrientes se elimine antes de que las aguas terminen en el estuario de un río o en un acuífero y causen la degradación de la calidad ambiental del entorno.

Depuradora

Existen procesos eficaces para eliminar el exceso de nutrientes y los contaminantes de las aguas residuales urbanas, pero estas tecnologías presentan ciertas desventajas derivadas de su elevado coste y complejidad de operación, la generación de residuos o su alto consumo energético. En ciertas ocasiones las técnicas fisicoquímicas tradicionales no consiguen que el vertido alcance los límites de calidad exigidos, y los tratamientos de depuración con microorganismos son cada vez más frecuentes. Algunos ejemplos de técnicas utilizadas son la biodegradación y el fototratamiento con microalgas.

Ahora cabe preguntar ¿Qué es la biodegradación? Se denomina biodegradación a las tecnologías de limpieza que emplean cepas de microorganismos muy especializados (protozoos, bacterias y hongos) que llevan a cabo la conversión de la materia orgánica en condiciones ambientalmente seguras por productos como el agua y el dióxido de carbono. Deben ser microbios resistentes a los cambios en la temperatura, en el pH y en la concentración de oxígeno del medio acuático, por lo que normalmente se trata de cepas específicamente seleccionadas en laboratorio con capacidad para eliminar los contaminantes o reducir su concentración hasta niveles aceptables. Suelen utilizarse mezclas de varias cepas de alta actividad para aumentar la velocidad del proceso.

Las algas son microorganismos fotosintéticos y autotróficos. La historia del uso comercial de las microalgas abarca hasta unos 75 años atrás, con especies como Chlorella o Dunaliella comúnmente utilizadas. Y es que las algas no son solo esos pegajosos vegetales que nos molestan en la playa, estos organismos tienen multitud de utilidades. Una vez usadas en el proceso de depuración, la biomasa resultante se puede utilizar en otros ámbitos como la generación de metano o biodiesel.

Las microalgas se utilizan como microorganismos purificadores de aguas residuales debido al aprovechamiento que hacen de los nutrientes inorgánicos presentes en las mismas. Para mantenerse solo requieren nitrógeno, fósforo, agua y luz. Los tres primeros elementos se encuentran siempre en las aguas residuales urbanas, y para obtener la energía necesaria, los reactores de depuración deben estar expuestos al sol. Está comprobado que en el caso de nitrógeno y el fósforo, las microalgas los asimilan más rápido de lo necesario para crecer y una vez desaparecen los nutrientes de las aguas residuales las microalgas se reservan parte para posterior uso.

Cultivo de microalgas

Estudios experimentales han mostrado incluso que las microalgas son capaces de asimilar nitrógeno y fósforo en la oscuridad. Y es que aunque para la fotosíntesis la luz es esencial, para que se incorporen los nutrientes no es necesaria. Aprovechando esta capacidad, investigadores de la Universidad de Cádiz diseñaron un sistema de depuración de aguas que funciona de forma continua día y noche. Las algas que se producen en el agua residual durante la fase luminosa asimilan los nutrientes y crecen a expensas de las reservas que tienen, mientras que en la fase nocturna se limitan a depurar las aguas por incorporación de nutrientes sin crecimiento.

El tratamiento de aguas residuales con microalgas aporta ventajas como la reducción del consumo de energía frente a procesos convencionales, la disminución de las emisiones de dióxido de carbono al ser un alimento fundamental de las microalgas, y el ahorro económico. Se considera una técnica ambientalmente sostenible ya que además de la propia depuración de aguas de desecho, la biomasa resultante se puede utilizar en la industria energética como biocombustible.

Por las grandes posibilidades de limpiar y descontaminar sistemas complejos, los procesos biológicos se están extendiendo en el tratamiento de aguas residuales y gracias a sus ventajas económicas y ambientales, será posiblemente una de las tecnologías más desarrolladas en este siglo. Un mayor conocimiento de la estructura y función de las comunidades microbianas involucradas en los procesos de tratamiento de aguas residuales nos llevarán a mejorar la eficiencia de las plantas de tratamiento de aguas residuales.

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