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El proyecto de la Universidad de Cádiz busca mejorar los tratamientos de aguas residuales urbanas mediante el cultivo de microalgas ricas en aceites

Se inicia una investigación para obtener biocombustibles a partir de aguas residuales

Redacción Interempresas08/09/2010

8 de septiembre de 2010

Ante el incremento de nutrientes, sobre todo nitrógeno y fósforo, en ecosistemas acuáticos, expertos de la Universidad de Cádiz han decidido sacar partido de esta alteración, resultado de la actividad humana. Una investigación estudia cómo eliminar ese exceso de nutrientes mediante el cultivo en fotobiorreactores de microalgas de contenido elevado en aceites. Esta línea de trabajo parte de la premisa de mejorar los tratamientos de aguas residuales urbanas.
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La reutilización de aguas residuales crece a pasos agigantados. En la imagen, una bomba de tornillo sin fin en una planta alemana de tratamiento de aguas residuales.

“Lo que se persigue no es solo incrementar la eficacia del proceso de depuración, sino reducir los costes de tratamiento utilizando una fuente barata de nutrientes, principalmente nitrógeno y fósforo de efluentes de aguas residuales urbanas, para producir biomasa de elevado valor como materia prima, bien para generar biocombustibles o combustibles directos”. Así describe Carmen Garrido, responsable del ‘Estudio de la viabilidad del uso de microalgas en la depuración de aguas residuales: biofijación de CO2 y producción de biocombustibles’, el porqué de esta investigación que se lleva a cabo desde la Universidad de Cádiz. Este proyecto de excelencia busca demostrar qué microalgas son las más válidas desde una perspectiva de recuperación biológica de los efluentes o emisión contaminante. Ríos, lagos o embalses acusan un incremento de nutrientes, especialmente nitrógeno y fósforo, que alteran los ciclos biogeoquímicos naturales, a raíz del impacto de la actividad humana. Las consecuencias para el medio ambiente suelen ser graves, produciéndose fenómenos cono la eutrofización. Además, el reparto geográfico desigual de los recursos hídricos en el país y la reutilización de las aguas residuales acaparan cada vez un mayor interés científico, tecnológico y político como parte de la solución a este problema. La aprobación del Real Decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, es buena muestra de ello, ya que establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. El resultado: la puesta en marcha de un mayor número de estaciones depuradoras de aguas residuales con tratamientos adicionales que permitan su vertido o reutilización.

“Lo que se persigue no es solo incrementar la eficacia del proceso de depuración sino reducir los costes de tratamiento para producir biomasa de elevado valor como materia prima, bien para generar biocombustibles o combustibles directos”
La eutrofización y su relación con la calidad del agua

Cada vez es más común la existencia de ecosistemas acuáticos eutrofizados. En ecología, este término hace referencia a la abundancia, demasiado alta, de nutrientes inorgánicos en ríos, lagos, embalses, etcétera. La primera idea que viene a la mente cuando se piensa en un enriquecimiento de nutrientes es que ello facilitaría la existencia de los seres vivos. Sin embargo, la eutrofización también tiene su cara ‘menos amable’ ya que redunda en un crecimiento masivo de plantas y otros organismos. Posteriormente, cuando estos mueren, se pudren y llenan el agua de malos olores y un aspecto visual pésimo, lo que reduce drásticamente la calidad de este recurso hídrico. Por si ello no fuera suficiente, la putrefacción de estos organismos precisa de una gran cantidad del oxígeno disuelto: las aguas ya no son aptas para la mayoría de los seres vivos. Y con ello, el fin de ese ecosistema.

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Ecosistemas acuáticos con demasiados nutrientes pueden dar pie a procesos de putrefacción de plantas y organismos, lo que empeora la calidad del agua. Foto: Ti Marner.

El turno de la biomasa procedente de microalgas para fabricar biodiésel

El ‘Estudio de la viabilidad del uso de microalgas en la depuración de aguas residuales: biofijación de CO2 y producción de biocombustibles’ analiza cómo eliminar ese exceso de nutrientes medidante el cultivo en fotobiorreactores de microalgas de contenido elevado en aceites. La investigación abre una línea de trabajo cuyo objetivo es mejorar los tratamientos de aguas residuales urbanas. Hasta la fecha, los cultivos más utilizados para eliminar nutrientes son especies de los géneros Chlorella, Scenedesmus y Spirulina, aunque también se ha investigado la capacidad de Nannochloris, Botryococcus brauini y la cianobacteria Phormidium. En relación a las técnicas habituales que usan microalgas para tratar aguas residuales cabe citar las lagunas algales de alta velocidad (high-rate algae ponds, HRAP). “Sin embargo, el perfeccionamiento de esta tecnología –en opinión de la responsable de este proyecto– hace tiempo llegó a su límite, restringiendo así el desarrollo de la biotecnología de microalgas. La baja densidad celular origina varios inconvenientes, incluyendo baja productividad, fácil contaminación, costosa recuperación del producto de medios diluidos y dificultad de control de la temperatura”. Según Carmen Garrido, estos inconvenientes dieron pie al desarrollo de fotobiorreactores construidos con materiales transparentes como vidrio y policarbonato. Asimismo, la investigadora es consciente del “indudable interés actual en la producción y uso de biocarburantes como alternativa al empleo de combustibles de origen petrolero”. Al respecto, Carmen Garrido facilita datos sobre el consumo de biocarburantes en España que alcanzó 228,2 ktep a finales del año 2004. “Esto supone el 45,6% del objetivo energético que se fijó para el 2010, según el Plan de Energías Renovables en España, 2005-2010, con una tendencia de crecimiento que dibuja un escenario francamente optimista”, asegura.

El consumo de biocarburantes en España alcanzó 228,2 ktep a finales del año 2004, lo que supuso el 45,6% del objetivo energético que se fijó para el 2010, según el Plan de Energías Renovables en España, 2005-2010
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Un biorreactor en el curso de uno de los experimentos.

En suma, para la comunidad científica, la biomasa procedente de microalgas con alto contenido en lípidos e hidrocarburos podría ser una gran solución a la producción de biodiésel; y aún más si como fuente de nutrientes se emplea una fuente tan “barata” como los efluentes de las estaciones depuradoras de aguas residuales. “Planteando esta solución obtendremos una serie de ventajas, como bajos costes de operación junto con un proceso que no tiene requerimientos de carbono orgánico para la eliminación de nitrógeno y fósforo, convirtiéndose en una atractiva posibilidad para tratar efluentes secundarios”, augura. Por otra parte, al tratarse de un proceso biológico que utiliza productores primarios es una tecnología potencial de fijación de CO2 atmosférico. Hasta el momento, tres compañías, Aqualia, especializada en depuración y reutilización de aguas, así como eliminación de nutrientes, Bobadilla de Cerámicas Andaluzas, que se dedica a la fijación de CO2 y consumo de biocombustibles así como central térmica de Arcos de la Frontera e Iberdrola, también experta en fijación de CO2 y gasto de biocombustibles, se han interesado en este proyecto.

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