Investigadores ajustaron las condiciones de depuración para producir materia rica en proteínas o grasas con posibles aplicaciones como fertilizante, pienso y biocombustible
Redactor: Valentina Ríos
Editor: Eduardo Schmitz
Investigadores de la Universidad de Almería y del Centro de Investigación de Energía Solar CIESOL consiguieron modificar la composición de la biomasa generada por microalgas durante la depuración de aguas residuales urbanas. El trabajo permite orientar la producción hacia materiales con mayor contenido de proteínas o de lípidos, según las condiciones aplicadas dentro de los reactores.
La investigación, desarrollada a escala piloto en Almería, identificó dos variables operativas decisivas: la profundidad del cultivo y la tasa de dilución del agua. Los ajustes influyeron tanto en el crecimiento de las microalgas como en la eliminación de nutrientes contaminantes y en la calidad bioquímica de la biomasa obtenida.
El resultado abre una vía para recuperar nitrógeno, fósforo y otros componentes presentes en las aguas residuales, transformándolos en materia con posibles usos agrícolas, ganaderos y energéticos. El estudio fue publicado en la revista Journal of Water Process Engineering.
Reactores abiertos de 10.000 litros en condiciones reales
Los ensayos se realizaron en la planta piloto de CIESOL, situada en la Universidad de Almería. El equipo trabajó con reactores abiertos de 10.000 litros alimentados con aguas residuales urbanas sin tratar.
En estos dispositivos se introdujo la microalga Scenedesmus almeriensis, junto con otras especies capaces de crecer bajo las condiciones ambientales de Almería. El experimento permitió estudiar el comportamiento del sistema en una escala más próxima a una instalación operativa que los ensayos limitados a pequeños recipientes de laboratorio.
Las microalgas conviven dentro de los reactores con bacterias y otros microorganismos procedentes del agua residual. Esa comunidad establece interacciones que favorecen la depuración: las bacterias producen dióxido de carbono que las microalgas aprovechan para crecer, mientras estas participan en la recuperación de nutrientes.
Este funcionamiento coincide con el doble aprovechamiento descrito en otros sistemas donde las microalgas depuran aguas y producen fertilizantes sostenibles. En lugar de limitarse a retirar los compuestos presentes en el agua, el proceso busca incorporarlos a una biomasa aprovechable.
La profundidad y la dilución cambian la biomasa
El equipo comprobó que variar la profundidad del cultivo modifica la disponibilidad de luz dentro del reactor. Este factor resulta determinante porque una concentración elevada de microalgas puede provocar sombreado entre los propios organismos y limitar su actividad fotosintética.
La tasa de dilución indica la proporción en que entra agua nueva y sale líquido tratado del sistema. Su ajuste influye en el tiempo de permanencia de los microorganismos, la disponibilidad de nutrientes y la cantidad de biomasa acumulada.
Tomás Lafarga, investigador de la Universidad de Almería y autor principal del estudio, explicó que los cambios en estas condiciones operativas afectan directamente la composición bioquímica de las microalgas. Dependiendo del régimen aplicado, el sistema puede favorecer una acumulación mayor de proteínas o de lípidos.
La capacidad de controlar esa composición es la que permite hablar de biomasa producida “a la carta”. No se trata de un único material con características constantes, sino de ajustar el proceso para acercarlo a los requisitos del uso previsto.
La relación entre las condiciones de cultivo y los nutrientes generados también se ha observado en investigaciones sobre los efectos de la luz y la temperatura en la composición de las microalgas. Cada sistema, sin embargo, requiere ensayos específicos para definir sus parámetros de producción.
Proteínas para fertilizantes y alimentación animal
La biomasa con una concentración elevada de proteínas podría utilizarse como biofertilizante o como ingrediente para piensos. Estas aplicaciones deberán cumplir los controles de composición, seguridad y regulación correspondientes antes de trasladarse a una producción comercial.
En agricultura, el interés reside en recuperar nutrientes presentes en un residuo y devolverlos al sistema productivo. Esta vía podría complementar otras iniciativas andaluzas que investigan bioinsumos elaborados con microalgas y residuos agrícolas para mejorar el aprovechamiento de recursos locales.
En alimentación animal, las proteínas de microalgas representan una posible materia prima alternativa. Su utilidad dependerá de aspectos como la digestibilidad, el perfil nutricional, la inocuidad, el costo del procesamiento y la especie ganadera o acuícola a la que se destine.
Existen investigaciones que ya han evaluado la incorporación de biomasa de microalgas en piensos para truchas. Esos antecedentes muestran el potencial del recurso, pero no sustituyen las pruebas necesarias para validar la biomasa producida mediante aguas residuales y determinar sus aplicaciones permitidas.
Los lípidos amplían las opciones energéticas
Cuando las condiciones del reactor favorecen una mayor acumulación de grasas, la biomasa se convierte en candidata para la elaboración de biocombustibles. La investigación permite identificar qué combinación operativa orienta el proceso hacia ese perfil lipídico.
El aprovechamiento energético exigiría evaluar posteriormente el rendimiento de extracción, la conversión de los lípidos, el consumo energético del tratamiento y los costos de separar y secar la biomasa. Obtener una composición adecuada es un paso técnico relevante, pero no demuestra por sí solo la viabilidad comercial de todo el proceso.
La flexibilidad del sistema permite plantear diferentes destinos para una misma infraestructura de depuración. La elección entre fertilizante, pienso o materia prima energética dependerá de la composición alcanzada, la normativa aplicable y el valor económico de cada producto.
Un modelo matemático anticipa el crecimiento del cultivo
Los investigadores utilizaron un modelo matemático para predecir el crecimiento de las microalgas en función de la tasa de dilución. Esta herramienta permite estimar cómo se distribuyen y evolucionan los organismos dentro del reactor, facilitando el control de la operación.
El equipo también aplicó espectroscopía de infrarrojo cercano, conocida como NIR, para analizar la biomasa seca. La técnica funciona como un escáner capaz de estimar rápidamente las concentraciones de proteínas, minerales y otros componentes sin recurrir en cada medición a procedimientos químicos convencionales más lentos.
Según los responsables del estudio, esta fue la primera utilización de la espectroscopía NIR como alternativa de bajo costo para analizar este tipo de biomasa. El examen requiere actualmente extraer una muestra y secarla, pero ofrece resultados prácticamente inmediatos y no destruye el material analizado.
El agua tratada también podría aprovecharse en riego
El proceso no solo genera biomasa. El agua procedente de los reactores podría destinarse al riego una vez que alcance los requisitos sanitarios y ambientales aplicables. En los proyectos desarrollados por el equipo, parte del agua tratada se utiliza en un invernadero de investigación.
Este posible aprovechamiento resulta especialmente relevante en territorios con recursos hídricos limitados, aunque la reutilización agrícola debe estar respaldada por controles que comprueben la calidad microbiológica y química del agua, así como su adecuación al cultivo y al suelo.
El siguiente paso anunciado consiste en aplicar la espectroscopía NIR directamente sobre la biomasa contenida en el reactor. El objetivo es conocer en tiempo real su composición macromolecular, sin retirar muestras, y decidir durante la producción cuál podría ser su destino más adecuado.
Si esa medición en línea funciona de manera estable, los operadores podrían ajustar las condiciones del reactor mientras el proceso está activo. La depuración pasaría así de generar un subproducto de composición variable a producir biomasa controlada para usos previamente definidos, manteniendo como función principal el tratamiento de las aguas residuales.
Fuentes referenciales:
La Razón
Fundación Descubre
