Un simulador del crecimiento de las microalgas para el tratamiendo de aguas residuales

En los últimos años la ciencia ha implementado el uso de las microalgas en multitud de investigaciones. Destacan aquellas que estudian las cualidades biorremediadores de estos microorganismos, es decir, emplearlos para limpiar aguas residuales procedentes del ámbito doméstico o de la agricultura. Aplicación que, además, supone una alternativa más económica a los procesos de depuración convencionales, puesto que requiere el uso de menos energía para mover los mecanismos habituales que separan el agua de la materia orgánica.

Microalgas.

Según el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, los métodos tradicionales de tratamiento de aguas residuales presentan dificultades como la elevada inversión de energía, dado que emplea complejos sistemas de aireación para separar la materia orgánica del agua. Asimismo, este proceso genera lodo: un residuo de agua y sólidos que se caracteriza por su contenido en agentes patógenos, perjudiciales para la salud.

Para anticipar cómo crecerán estos microorganismos bajo distintas circunstancias ambientales y aprovechar sus ventajas biológicas al máximo a mínimo coste y sin generar residuos como el lodo, un equipo de investigación de la Universidad de Almería ha desarrollado un simulador del crecimiento de microalgas depuradoras de aguas residuales. La herramienta de predicción, gratuita y de acceso libre, recopila datos sobre cómo se comportan estos microorganismos y las bacterias que contiene el agua residual bajo distintas condiciones de cultivo. Así, los expertos deciden cuáles son las mejores condiciones para emplearlos en el tratamiento de entornos acuáticos contaminados.

Bioreactores con microalgas.

Ventajas biológicas

Un método alternativo a esta gestión del agua es el tratamiento de la misma con microalgas, que tienen la capacidad de absorber los agentes contaminantes en su organismo y, más adelante, ser reutilizadas por otros sectores como el de la alimentación animal o el biotecnológico. Se trata de un sistema con menos demandas energéticas a bajo coste, dado que las propias aguas residuales tienen los requerimientos nutricionales que estos microorganismos necesitan para vivir.

En su investigación, los científicos observaron las ventajas biológicas de las microalgas y determinaron cómo crecían bajo distintas condiciones ambientales, como la presencia o ausencia de luz, y físicas, como la temperatura o el pH del agua, es decir, su acidez. Con estos datos, elaboraron ecuaciones matemáticas que predecían cómo se desarrollarán estos microorganismos en distintas situaciones. “Estos datos están incluidos en nuestra herramienta. Cualquier persona puede descargar y subir al programa los datos climáticos y técnicos de la zona en la que se van a desarrollar las microalgas. De este modo, asegurándose de que tienen las condiciones adecuadas para que todo salga bien, los expertos ahorrarán tiempo y recursos económicos en su proceso de producción”, comenta a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Almería Ana Sánchez Zurano.

Ana Sánchez Zurano, co-autora del estudio.

Actividad depuradora

En su estudio, los expertos explican que las microalgas se alimentan de fósforo y nitrógeno, principales agentes contaminantes de las aguas residuales. Además, estos microorganismos prosperan con la luz y, tras realizar la fotosíntesis, producen oxígeno. Éste lo emplean las bacterias para degradar la materia orgánica del agua. Asimismo, las bacterias producen dióxido de carbono, del que las microalgas se alimentan. “Estos organismos tienen una relación simbiótica. Unos se benefician de los otros”, explica Ana Sánchez Zurano.

De este modo, los investigadores “tradujeron” parámetros biológicos como la temperatura del entorno acuático, la concentración de materia orgánica, nitrógeno y fósforo del agua, la capacidad de absorción de cada tipo de microorganismo, entre otras cuestiones, a modelos matemáticos. “Mediante las pestañas que se pueden seleccionar en la herramienta, el usuario puede insertar este tipo de datos para predecir cómo crecerán las algas y su actividad depuradora”, explica Ana Sánchez Zurano.

Así, con este modelo de simulación, los investigadores proponen una alternativa al tratamiento tradicional, anticipando los posibles problemas que cuestiones como la temperatura, la concentración de material orgánica en el agua e incluso el clima pueden ocasionar al crecimiento de las microalgas.

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