Usan algas para descontaminar aguas residuales y producir abono

Investigadores de Brasil y de Holanda emplean algas unicelulares para intentar resolver el problema de la gestión de residuos en el proceso de tratamiento de aguas negras

Por Reinaldo José Lopes  |  Agência FAPESP – Una colaboración entre investigadores brasileños y holandeses está demostrando que es posible transformar las llamadas aguas negras –una fracción más “pesada” del proceso de alcantarillado residencial, compuestas básicamente por una mezcla poco diluida de excrementos y orina proveniente del inodoro– en una especie de central de producción de algas.

Al crecer con la ayuda de los nutrientes de esos efluentes, las algas unicelulares del género Chlorella ayudan a descontaminar este líquido y, al mismo tiempo, producen cantidades apreciables de biomasa que podría utilizarse naturalmente o procesada como abono.

Los resultados alcanzados en el marco de este trabajo hasta el momento se dieron a conocer a comienzos de septiembre, durante un workshop realizado en la Escuela de Ingeniería de São Carlos de la Universidad de São Paulo (EESC-USP), que contó con la presencia de científicos de ambos lados del Atlántico. Del lado brasileño, esta colaboración cuenta con financiamiento de la FAPESP, en tanto que la contrapartida europea del fomento proviene de la Organización Holandesa para la Investigación Científica (NWO). La conclusión de este proyecto colaborativo, que tiene una duración de cuatro años, está prevista para enero de 2018.

Según Luiz Antonio Daniel, docente del Departamento de Hidráulica y Saneamiento de la EESC-USP y uno de los coordinadores de la colaboración, el objetivo consiste en resolver el problema de la gestión de los residuos que en la actualidad genera el propio proceso de tratamiento de las aguas residuales.

Daniel explica que los excrementos y la orina que se descargan por los desagües de los inodoros tienen entre sus principales componentes el carbono de la materia orgánica, nitrógeno y fósforo. De drenárselos hacia los cursos de agua en grandes cantidades, tanto el nitrógeno como el fósforo pueden provocar eutrofización, es decir, el crecimiento excesivo de microorganismos acuáticos (especialmente algas), lo que lleva a desequilibrios potencialmente serios de la comunidad de seres vivos presentes en el agua, además de que cargan, tal como es lógico, posibles organismos causante de enfermedades.

“En el proceso de tratamiento de aguas residuales más común actualmente, es necesario usar productos químicos para remover el fósforo del agua, y lo que sobra es un lodo que tiene poca aplicabilidad: de acuerdo con la legislación vigente en algunos estados brasileños, no puede usárselo como fertilizante en la agricultura, por ejemplo”, explica Daniel. “Ese lodo termina entonces yendo a parar a los rellenos sanitarios, es decir que se efectúa un gasto considerable únicamente para poder librarse de él.”

De vuelta al ciclo cerrado

Pero no siempre ha sido así. En su presentación durante el workshop, la holandesa Grietje Zeeman, profesora emérita de la Universidad de Wageningen, mostró fotos del sistema de recolección de desechos humanos en barriles que se utilizó en su país durante los siglos XIX y XX (y que sólo se desactivó totalmente a comienzos de la década de 1980).

Los excrementos y la orina recolectados residencialmente ayudaban como abono de las plantaciones de Holanda en ese entonces. “Con nuestro sistema actual, al que puede denominarse ‘flush and forget’ [algo así como ‘apriete el botón y olvídese’], ese ciclo de reaprovechamiento de nutrientes se interrumpió. Nuestra idea es cerrar el ciclo nuevamente”, explica Zeeman.

Para alcanzar esta meta, el primer paso consiste en descentralizar considerablemente la recolección de aguas residuales, de manera tal de evitar que se produzca una gran dilución de aguas negras, y de los nutrientes que cargan los excrementos y la orina.

“No sería necesario descentralizar excesivamente, con un sistema de tratamiento de las aguas residuales por cada residencia o edificio: podemos pensar en unidades que sirvan para algunos miles de habitantes, hasta 10 mil más o menos”, estima Daniel.

“Como alrededor del 50% de los municipios brasileños tienen menos de 10 mil habitantes, y tan sólo una cuarta parte de éstos cuenta con sistemas de tratamiento de desagües, sería posible preparar muchos lugares para que adopten ese concepto desde el comienzo.”

En los reactores que probó el equipo, las algas Chlorella se valen del nitrógeno y del fósforo de las aguas negras, como así también de los micronutrientes presentes en los desechos humanos para multiplicarse. El siguiente paso –que consiste en recolectar las capas de microbios que crecieron en el líquido– puede hacerse de dos maneras, comenta el investigador de la USP.

“En Holanda se emplea mucho la sedimentación, en la cual un polímero hace que las algas se sedimenten y puede recolectárselas desde el fondo del reactor. Acá hemos venido trabajando con la flotación: inyectamos aire comprimido en el líquido, y así se forman burbujas en la superficie que contienen algas que suben. El brazo de un raspador mecanizado va recogiendo esa biomasa y la lleva hacia una canaleta”, dijo Daniel.

Precisamente por haber absorbido el nitrógeno y el fósforo de las aguas negras, las algas son ricas en estos elementos, que son esenciales para el abono a escala industrial que se emplea actualmente. Para aprovechar ese potencial, también es necesario trabajar en métodos eficientes de secado de la biomasa, explica Daniel. De almacenárselas en forma húmeda, las células de las algas pueden terminar rompiéndose, “derramando” justamente los nutrientes que deberían aprovecharse al final del proceso.

La colaboración con el equipo de la Holanda, de acuerdo con el investigador brasileño, ha sido sumamente útil desde el punto de vista comparativo. Si se tienen en cuenta las diferentes condiciones climáticas de cada país, es posible pensar en modos de optimizar la producción de algas dependiendo del contexto.

“Allá no tienen sol todo el año como lo tenemos acá, por ejemplo, ni hace un calor tan intenso como en Brasil, lo que a veces llega incluso a complicar el crecimiento de las algas”, ejemplifica Daniel. “Por eso mismo, el modelo del reactor holandés que nosotros testeamos en la USP termina calentándose demasiado. Para llegar a una escala mayor, debemos hacerle varios ajustes.”

La optimización de todo el proceso para que funcione a escala industrial es el próximo paso de los estudios. Las pruebas de campo se realizarán en la Estación de Tratamiento de Aguas Residuales del Monjolinho, en São Carlos, São Paulo.

Una ventaja del uso de las Chlorella en el proceso indica que las algas ya se encuentran presentes en la naturaleza y no requieren modificaciones genéticas para cumplir su papel. Por ende, no habría problemas relacionados con el drenaje de las aguas residuales tratadas hacia ríos y lagos.

“Si se deja una muestra de aguas residuales al aire libre, será colonizada naturalmente: quedará verde”, explica Daniel. Para el investigador, es importante pasar a abordar a las aguas negras y a otros efluvios como potenciales recursos.