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El potencial de los procesos de microalgas en el tratamiento de aguas residuales ganaderas


Fotobiorreactor tubular UVa (imagen cedida por el autor).Fotobiorreactor tubular UVa (imagen cedida por el autor).

Raúl Muñoz Torre*
Instituto de Procesos Sostenibles, Dr. Mergelina, s/n, 47011 Valladolid, Spain
*e-mail: mutora@iq.uva.es

Habitualmente, el tratamiento de las aguas residuales derivadas de la cría de ganado (principalmente porcino y ovino) se lleva a cabo mediante:

  • Procesos anaerobios debido a sus altas eficiencias en la eliminación de materia orgánica y a la amplia experiencia en su diseño y operación.
  • Procesos de lodos activos debido a su alta robustez y eficiente eliminación de materia orgánica, nitrógeno y fósforo a temperaturas bajas-moderadas.

Sin embargo, los procesos anaerobios conllevan una pobre eliminación de nutrientes mientras que los procesos de lodos activos todavía presentan un balance de energía negativo, una baja recuperación de nutrientes y una alta huella de carbono.

El tratamiento el fotobiorreactores

El tratamiento de aguas residuales en fotobiorreactores de microalgas y bacterias, basados en la oxigenación fotosintética del proceso, conlleva:

  • Una eliminación eficiente de contaminantes.
  • Una alta recuperación de nutrientes (en forma de una biomasa algal que puede usarse como biofertilizante).
  • Un balance de energía positivo.

¿Cómo funciona la depuración con microalgas?

Los procesos de depuración de aguas residuales de ganadería con microalgas se basan en la oxidación bacteriana de la materia orgánica y el amonio usando el O2 producido por las microalgas. A cambio, las bacterias liberan el CO2 necesario para la fotosíntesis algal que sostiene el proceso.

A parte de este intercambio simbiótico de CO2 y O2, las bacterias pueden liberar agentes promotores del crecimiento algal (como vitamina 12, fitohormonas, etc.). Y, por su parte, las microalgas son capaces de generar en el fotobiorreactor altas concentraciones de oxígeno, pH y altas temperaturas, que favorecen la eliminación de patógenos y de antibióticos.

Tradicionalmente, esta simbiosis entre microalgas y bacterias se ha empleado para el tratamiento de aguas residuales domésticas, ganaderas e industriales, aunque el metabolismo fotoautótrofo de las microalgas las convierte en los mejores candidatos para la recuperación de nitrógeno y fósforo de efluentes provenientes de sistemas de tratamiento anaerobios (en los que la materia orgánica se convierte en un biogás que puede satisfacer las necesidades de la granja).

Limitaciones del sistema

A pesar de los avances conseguidos en la última década, el proceso de depuración de aguas residuales basado en microalgas adolece a día de hoy de varias limitaciones, que de superarse conllevarían reducciones de costes y consumos eléctricos todavía mayores en el proceso de tratamiento.

Entre estas limitaciones destacamos:

  • Una baja sedimentación de la biomasa algal.
  • Una limitada eficiencia en el tratamiento de aguas residuales con bajo ratio C/N (como las ganaderas).

El IPS trabaja en el diseño de configuraciones innovadoras

En este contexto, tal y como adelantó hace unos meses Portal Veterinaria, el Instituto de Procesos Sostenibles (IPS) de la Universidad de Valladolid se encuentra trabajando en el diseño de configuraciones innovadoras de procesos con microalgas para superar las limitaciones arriba citadas.

Oxigenación fotosintética del proceso de nitrificación

A modo de ejemplo, los procesos de desnitrificación-nitrificación basados en una oxigenación fotosintética del proceso de nitrificación son una de las tecnologías en investigación en el IPS para mejorar la sedimentación de las microalgas y tratar aguas residuales ganaderas.

Esta configuración, que permite altas eliminaciones de materia orgánica y de nutrientes, incluye una etapa de sedimentación y recirculación de la biomasa algal a la salida del fotobiorreactor, lo que permite:

  • Una operación del proceso con altas concentraciones de microalgas (que previene fenómenos de fotoinhibición en las horas de radiación solar punta).
  • El enriquecimiento de consorcios de algas-bacterias con altas velocidades de sedimentación.

Potencial como eliminador de antibióticos

Por último, destaca el enorme potencial de los procesos basados en microalgas para la eliminación de contaminantes emergentes como antibióticos como resultado de la fotólisis en el interior de los fotobiorreactores.

Las altas relaciones “superficie iluminada:volumen de fotobiorreactor” con las que se diseñan los fotobiorreactores para favorecer la fotosíntesis algal conllevan una mayor penetración de la radiación solar UV, que destruye con una alta eficiencia los antibióticos presentes en aguas residuales.

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