Hasta 2015, México contaba con 2 mil 477 plantas para el tratamiento de las descargas residuales, municipales y no municipales (generadas por población y otros usos) alcanzando una depuración de 52.2 por ciento de los 231.8 metros cúbicos por segundo de las aguas municipales, de acuerdo con datos del Atlas del Agua en México 2018 de la Semarnat.
Atender la polución hídrica es un elemento esencial para la protección del medio ambiente.
Usualmente la depuración de aguas residuales se lleva a cabo mediante una tecnología tradicional, llamada “de lodos activados”, que se basa en el uso de bacterias aerobias para consumir y eliminar los contaminantes, su principal inconveniente es que requiere elevadas cantidades de oxígeno, aportadas al sistema mediante costosos sistemas de aireación que requieren mucha energía.
Existe una alternativa: los fotorreactores que combinan comunidades de bacterias y microalgas; aquí las microalgas llevan a cabo la fotosíntesis, que producen oxígeno en presencia de luz solar. Al unir estos dos tipos de microorganismos en un sistema expuesto a luz del sol se puede prescindir de sistemas de aireación, porque estas algas microscópicas producen in situ el oxígeno necesario para que las bacterias puedan eliminar los contaminantes; además las microalgas también eliminan parte de los contaminantes del agua.
En busca de diseñar procesos óptimos para la depuración de aguas residuales, Fréderic Thalasso Siret, investigador del Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del Cinvestav, y su estudiante de doctorado Gratia Flores Salgado, emprendieron un estudio sobre la “Caracterización cinética de sistemas microalgas y bacterias que puedan contribuir al balance de oxígeno con fines de tratamiento de aguas residuales”.
El Cinvestav, en colaboración con el Instituto de Ingeniería de la UNAM (Juriquilla), desarrolló el prototipo de un sistema que mide la producción y/o consumo de oxígeno de microalgas y bacterias, sin o con diferentes intensidades de luz, que activa la fotosíntesis de las microalgas; por lo tanto, midiendo el oxígeno bajo diferentes condiciones se puede determinar su actividad metabólica, señaló Thalasso Siret.
Con la determinación de la actividad metabólica de las microalgas y de las bacterias, gracias a ese prototipo, se puede conocer la proporción del tratamiento que se lleva a cabo gracias a estos microorganismos y por la tanto, entre otras cosas, permite diseñar sistemas óptimos para atender la contaminación hídrica.
Entonces diseñar un sistema óptimo de tratamiento de agua implica conocer cuál es la proporción del proceso que deben realizar las microalgas y bacterias; la solución fue desarrollar el prototipo de un sistema que permite medir la actividad metabólica de estos microorganismos.
El conocimiento básico que genera la investigación sirve para entender cómo funcionan los cultivos mixtos de estos organismos microscópicos y tiene repercusión directa en el diseño optimizado de sistemas de tratamiento de aguas.
“Algo que no se sabía hasta ahora es que hasta 88 por ciento de la materia orgánica de los contaminantes, eliminados en estos sistemas de tratamiento, se logra por la acción de las microalgas; es decir, se estableció la actividad metabólica ligada a las microalgas y bacterias”, sostuvo Frederic Thalasso.
Las microalgas y bacterias están presentes en el medio ambiente y en todos los cuerpos de agua residual, para que eliminen los contaminantes solo se les debe asegurar condiciones adecuadas con el propósito de permitir su crecimiento: penetración de luz solar, agitación y mezcla óptimos.
En el día, las microalgas producen oxígeno por fotosíntesis, durante la noche respiran y degradan la materia orgánica, al tiempo que producen CO2; las bacterias presentan el mismo proceso con o sin luz, pero solo consumen materia orgánica en presencia de oxígeno y producen CO2.
“El conocimiento que obtuvimos con esta investigación permitiría desarrollar sistemas optimizados de tratamiento de agua residuales con fotorreactores, en presencia de luz diurna”, aseguró Fréderic Thalasso Siret.