Las tecnologías electrogénicas microbianas (MET) para eliminar contaminantes emergentes

Las tecnologías electrogénicas microbianas (MET) para eliminar contaminantes emergentes

05/01/2018

Las tecnologías electrogénicas microbianas (MET) para eliminar contaminantes emergentes



Autor: www.madrimasd.org

Blog: Álvaro Pun García

 

  • Álvaro Pun García, Grupo de Bioelectrogénesis de la UAH
 
Los contaminantes emergentes son un problema que las tecnologías clásicas de depuración no pueden tratar. Su presencia constante, incluso en bajas concentraciones, supone un riesgo medioambiental y sanitario.
 
Dado que su origen (fármacos, productos de higiene personal, biocidas varios) es parte de nuestra forma de vida actual no queda sino considerarlos al diseñar nuestros tratamientos de aguas residuales.
 


Las Tecnologías Electroquímicas Microbianas - MET

 
El Grupo de Bioelectrogénesis de la Universidad de Alcalá, junto con IMDEA Agua, lleva años trabajando en las tecnologías electroquímicas microbianas (MET, por sus siglas en inglés) para la depuración de aguas residuales. Aparte de las ventajas energéticas que supone esta tecnología, el material conductor empleado aporta un beneficio añadido a la eliminación de estos contaminantes de las aguas de vertido, capturándolos y facilitando su degradación.
 
El uso de compuestos de síntesis (fármacos, biocidas, plásticos, etc.) añade a las aguas residuales un gran número de sustancias complejas, con frecuencia nuevas para el medio ambiente y toxicas para la vida acuática. Dado que no se eliminan correctamente en las estaciones de tratamiento actuales se hace necesario adaptar los procesos actuales o implementar otros adecuados a ello.
 
La gravedad de este problema aumenta al considerar que una gran parte de las aguas de pequeñas poblaciones (< 2000 hab-eq) no se trata en absoluto antes del vertido. Para estos lugares se recomiendan tratamientos extensivos, de bajo mantenimiento y coste de operación, pero los datos de su eficacia con los contaminantes emergentes son escasos.
 
 
Las Tecnologías Electroquímicas Microbianas se basan en ofrecer a los microrganismos un material conductor de la electricidad para estimular la transferencia de electrones entre bacterias y el material.
 
Puesto que los procesos de tratamiento biológico requieren que los microorganismos dispongan de un aceptor final de electrones (el oxígeno en procesos aerobios), al ofrecerles un material conductor de la electricidad se reduce la limitación metabólica por disponibilidad de aceptores, fomentando la oxidación biológica.
 
Estas condiciones promueven mecanismos de transferencia directa de electrones entre bacterias ya que las que no pueden aprovechar el material conductor forman asociaciones con aquellas que sí pueden. Las comunidades así formadas presentan también un rango ampliado de degradación de compuestos respecto a la suma de bacterias que las componen.
 
Comprobar si esto incluye a algunos contaminantes emergentes es parte de la motivación de este estudio.
 

Tecnologías METland

 
La combinación de biofiltros de lecho fijo en forma de humedales artificiales (WETLANDS) y las tecnologías electroquímicas microbianas (MET) da lugar a los METland, una tecnología extensiva recomendada para pequeñas poblaciones, donde se reemplaza el soporte habitual de un biofiltro (grava, malla de plástico, piezas cerámicas) por un material conductor con base de carbono.
 
Esto aporta la ventaja añadida de ofrecer una mayor porosidad y adsorbancia que la grava para los emergentes estudiados, quedando retenidos en el sistema y ofreciendo más tiempo a las bacterias para su degradación.
 

 

Resultados de los estudios realizados

 
El estudio se realizó empleando tanto sistemas METlands como sistemas con grava como lecho filtrante a escala de laboratorio, que fueron alimentados con un agua residual sintética suplida con 15 de los fármacos más abundantes en las aguas residuales urbanas.
 
Tras varios meses de operación se comprobó que la alimentación de los sistemas con emergentes no alteró significativamente los parámetros de calidad del agua en todos los regímenes de carga, dando los METlands valores menores de DQO que el control de grava en todas las situaciones.
 
La concentración de los contaminantes en el efluente resultó siempre mayor en el control de grava para todos los compuestos.
 
Los sistemas METland siempre lograron una eliminación de todos los contaminantes superior al 70% (85% de media en todas las condiciones), mientras que el control de grava sufrió una menor eliminación de contaminantes (53% de media), especialmente al aumentar la carga del sistema.
 
Por otra parte, cuando las aguas tratadas fueron sometidas a ensayos de biotoxicidad utilizando algas (Pseudokirchneriella subcapitata), los resultados revelaron que, partiendo de una inhibición total del crecimiento del alga, el sistema METland ejerce una labor detoxificante, alcanzando valores no tóxicos en el efluente tratado. Por el contrario el control de grava, aunque también mostró cierta mejora en la detoxificación, no alcanzó la eficiencia del METland.
 
A la vista de estos resultados, las tecnologías MET parecen dar resultados prometedores también en la eliminación de los contaminantes emergentes. En particular, las comunidades bacterianas de estos sistemas parecen adaptarse mejor y más rápido a los contaminantes, alcanzando las aguas de salida niveles cada vez más bajos de toxicidad.
 
Esto sugiere que la complementación de biofiltros con MET aportaría una mayor eficiencia en la depuración de estos sistemas extensivos, y supondría una gran ayuda para paliar los problemas de los contaminantes emergentes en nuestro medioambiente.
 

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