Las operaciones de producción acuícola que ayudan a alimentar a la creciente población mundial también generan aguas residuales contaminadas que dañan el medio ambiente. Cuatro estudios publicados por científicos de la Universidad de Purdue desde mayo pasado documentan la viabilidad de métodos no probados previamente para tratar con éxito las aguas residuales.
Sobre la materia Jen-Yi Huang, profesor asociado de ciencias de los alimentos expuso que «esas aguas residuales no son buenas para el medio ambiente, porque descargan una gran cantidad de nutrientes como nitrógeno y fósforo. Estos nutrientes causan condiciones dañinas como el agotamiento del oxígeno y la proliferación de algas cuando se descargan en el medio acuático. Queremos utilizar microalgas como método de tratamiento de aguas residuales. Cultivamos algas en las aguas residuales de la acuicultura», dijo Huang, quien dirigió un estudio centrado en el uso microbiano de nutrientes como método biológico de tratamiento de aguas residuales”, explica Huang.
Los estudios aguas residuales
El estudio de Huang se publicó en la edición de mayo de 2024 de Bioresource Technology. Mientras que Halis Simsek, profesor asistente de ingeniería agrícola y biológica, dirigió los otros tres estudios.
El próximo tiene fecha publicación el 1 de junio en Environmental Research, y los otros se publicaron en las ediciones del 15 de agosto de 2023 y 15 de marzo de 2024 de Environmental Pollution. Una docena de científicos de Purdue e instituciones de Egipto, India y Turquía contribuyeron a la investigación.
Presentación del estudio Huang
La investigación de Huang y sus coautores presentaron los resultados de su evaluación del ciclo de vida (ACV) sobre los tratamientos de aguas residuales basados en microalgas de un sistema de acuicultura de recirculación para camarones. El ACV analizó el impacto ambiental del proceso de producción de camarones, desde la producción de alimentos hasta el tratamiento de aguas residuales para una planta comercial en Fowler, Indiana. Al respecto, el investigador señaló que «el resultado de este artículo proporciona la prueba de concepto a escala experimental», dijo Huang.
Los proyectos del Departamento de Agricultura de Estados Unidos, USDA, buscan desarrollar sistemas de acuicultura (cultivo de organismos acuáticos en condiciones controladas) y acuaponía (combinación de acuicultura con cultivo de plantas en agua enriquecida con nutrientes). En este sentido Huang manifiesta la voluntad de «recuperar completamente los nutrientes de las aguas residuales utilizando microalgas».
Viabilidad
El objetivo es garantizar que la producción de alimentos sin residuos sea técnicamente viable y sostenible desde el punto de vista medioambiental. Esto último requiere de un sistema productivo que evite generar una gran huella ambiental.
Sobre el particular se explica que «hay una compensación porque operar el tratamiento de aguas residuales de microalgas todavía requiere algo de energía. El ACV evaluó el equilibrio entre la recuperación de nutrientes y el aporte de energía adicional para el tratamiento de aguas residuales de algas», dijo Huang.
El equipo de Huang descubrió que el proceso de tratamiento de aguas residuales con microalgas es ambientalmente viable. Además, el equipo descubrió que, incluso teniendo en cuenta los requisitos energéticos, el tratamiento de microalgas funciona mejor que el método convencional de tratamiento de aguas residuales con lodos activados.»El uso de microalgas como método de tratamiento de aguas residuales puede mejorar el desempeño ambiental de la producción acuícola», aseveró el investigador.
Otros estudios
Los tres estudios realizados por el equipo de Simsek se llevaron a cabo en el Laboratorio de Investigación de Acuicultura de Purdue. En dos de esos estudios, los científicos analizaron el tratamiento de corrientes separadas de aguas residuales de tilapia y camarón con las mismas cuatro cepas de algas y dos cepas de bacterias.
El profesor, Halis Simsek manifestó que «las aguas residuales siempre tienen bacterias. Estamos utilizando bacterias naturales que ya existen en las aguas residuales para eliminar los contaminantes».
Procedimiento
El equipo de investigación midió el nitrato, el nitrito, el amonio y otros parámetros en las aguas residuales durante los experimentos. Estos incluían la demanda química de oxígeno, una medida de la descarga de efluentes perjudiciales para el medio ambiente.
Según informa Simsek «todos estos parámetros se pueden eliminar en las aguas residuales utilizando algas y bacterias juntas. Los tipos de algas y bacterias seleccionadas para el estudio son las cepas naturales más comunes.
Cada agua residual, es diferente lo que significa que los diferentes sectores industriales producen diferentes aguas residuales y, por lo tanto, pueden necesitar diferentes métodos de tratamiento.
Algunos datos
Los resultados del estudio de contaminación ambiental del 15 de marzo de 2024 demostraron el potencial de aplicar microalgas y bacterias nativas juntas para tratar aguas residuales de tilapia a gran escala. En el estudio de 2023, Simsek y sus coautores evaluaron los tratamientos de electrocoagulación (EC) y electrooxidación (EO) de las aguas residuales de camarones, tanto por separado como en conjunto. La CE y la AE, métodos ampliamente utilizados para el tratamiento de aguas residuales agrícolas y de otro tipo, eliminan los contaminantes a través de la electricidad para impulsar reacciones químicas.
Los investigadores también aplicaron un enfoque de modelado que se utiliza a menudo para determinar los factores óptimos que afectan al método electroquímico.
«Los resultados del estudio muestran que los procesos de EC y EO son potencialmente beneficiosos para el tratamiento de las aguas residuales de la acuicultura», escribieron Simsek y sus coautores.
Después, sugirieron pruebas a mayor escala de EC y AE para el tratamiento con el fin de reducir los efectos ambientales tóxicos. El sistema de tratamiento desarrollado combinado con otros métodos de tratamiento podría ser útil para tratar varios tipos de aguas residuales en todo el mundo, lo que puede ayudar a respaldar el desarrollo de la política de cero residuos», escribieron los autores.
