Caracterización de los consorcios microalgas-bacterias en el tratamiento de agua residual urbana

Résumé

El aumento de la población global durante las últimas décadas conlleva asociado un aumento en la generación de aguas residuales urbanas. Para reducir los problemas asociados con los vertidos de aguas residuales, se emplean sistemas de tratamiento basados en sistemas de fangos activos. A través de la aireación y recirculación de fangos se eliminan las sustancias contaminantes. Dicha aireación puede llegar a suponer el 75 por ciento de los gastos energéticos de la depuración. Además, estos sistemas producen emisiones de gases de efecto invernadero y presentan una baja recuperación de nutrientes. Una alternativa a los procesos convencionales es la utilización de consorcios de microalgas y bacterias que pueden reducir los gastos de aireación gracias al metabolismo fotosintético de las microalgas. Igualmente el empleo de estos consorcios contribuye a reducir las emisiones de CO2. La recuperación de los nutrientes contenidos en el agua residual hace que este proceso fotosintético sea más sostenible, dado que la biomasa producida puede ser revalorizada. Sin embargo, para que esta tecnología sea más aceptada es necesario optimizarla y validarla en condiciones reales de operación, profundizando en el conocimiento de las relaciones y modificaciones que se establecen entre los consorcios. En este sentido y como primera aproximación, se han realizado experimentos para la determinación de las proporciones de microalgas bacterias de los inóculos en fotobiorreactores, FBR, operados en batch. La reducción de la concentración de nitrógeno amoniacal y materia orgánica al inicio fue parcial y no se observaron diferencias entre los diferentes inóculos. Para la caracterización poblacional y de la relación que se establece entre microalgas y bacterias en términos de intercambio de oxígeno, se realizaron ensayos en semicontinuo. En estos FBRs operados con TRH de 3 días se obtuvieron eliminaciones parciales de materia orgánica. Los resultados de la DGGE demostraron la dominancia de bacterias púrpuras fotótrofas. Estos grupos de organismos no son capaces de degradar todos los compuestos orgánicos por lo que no fueron muy eficientes en esta función. La eliminación de nitrógeno fue también incompleta debido al método de operación cerrado que dificultó la volatilización del nitrógeno amoniacal. A partir de los valores de la evolución de la concentración de oxígeno disuelto, OD, durante los ensayos, se desarrolló un modelo capaz de reflejar las tasas de actividad de las microalgas y las bacterias durante la depuración. El modelo permite predecir las concentraciones de OD durante la fase lumínica del proceso. Dado la importancia de los consorcios en el tratamiento, se realizó un nuevo experimento con un TRH de 3 días empleando una técnica de identificación más robusta y precisa, Illumina MiSeq. Este experimento fue usado también para evaluar el efecto del contacto con la atmósfera. La eliminación de la materia orgánica biodegradable en este caso fue prácticamente total probablemente debido a una composición microbiana adecuada para este fin. En este caso los géneros bacterianos dominantes fueron Pseudomonas y Acinetobacter. Desmodesmus multivariabilis fue la microalga más abundante. La eliminación de NT en el FBR abierto fue prácticamente total debido a la volatilización del nitrógeno. Como consecuencia de los resultados obtenidos puede concluirse que para la correcta depuración deben darse las condiciones adecuadas para que se desarrollen consorcios compuestos tanto de fotótrofos oxigénicos como de heterótrofos aerobios. El estudio de la determinación de actividad microbiana mediante aplicación de modelos que describen los niveles de OD, demuestran que la relación entre microalgas y bacterias no se limita al consumo bacteriano del oxígeno producido fotosintéticamente por las microalgas, sino que una importante cantidad de este oxígeno es consumido por las propias microalgas a través de la respiración endógena y fotorrespiración.