La biotecnología de microalgas, eficaz para el tratamiento de aguas residuales

Cristina G. Pedraz/DICYT El potencial de las microalgas como consumidoras de dióxido de carbono puede ser aprovechado en múltiples campos. Así, el Grupo de Tecnología Ambiental de la Universidad de Valladolid lo aplica al tratamiento de aguas residuales y efluentes gaseosos tanto domésticos como agroindustriales, una línea de investigación que centra muchos de sus proyectos actuales. Pedro Antonio Encina, director del grupo de científicos, ha explicado que las algas “necesitan dióxido de carbono para crecer y generan oxígeno”, mientras que las bacterias aerobias presentes en los efluentes “necesitan oxígeno para sobrevivir y liberan dióxido de carbono”.

Esta simbiosis es eficaz en el tratamiento de aguas residuales porque las bacterias aerobias, que son las encargadas de oxidar y eliminar los contaminantes orgánicos presentes en los efluentes, crecen. Por otro lado, las microalgas necesitan luz y otros nutrientes, como nitrógeno y fósforo, para su fotosíntesis. Esta demanda supone un mayor rendimiento del proceso de tratamiento, ya que el nitrógeno y el fósforo son dos de los compuestos que presentan las aguas residuales y que también se intentan eliminar. Los sistemas simbióticos de microalgas y bacterias son relevantes en el tratamiento de residuos agrícolas e industriales debido “a su bajo coste de instalación y mantenimiento”. Así, el grupo de investigación los ha implementado “con éxito” en el tratamiento de efluentes ganaderos como purines de cerdo y vaca o gallinaza (estiércol de gallinas); así como en melazas (producto derivado de cañas y remolacha tras la extracción del azúcar), residuos del petróleo o efluentes de matadero, en el ámbito industrial.

Usos de la biomasa algal

Tras completarse el proceso de tratamiento de residuos, la biomasa algal resultante puede aprovecharse en otros ámbitos. Tal y como han comprobado los investigadores del Grupo, algunos de ellos son la generación de metano (biogás) o biodiésel, una línea de investigación que está siendo objeto de profundo estudio. La obtención de metano se produce por digestión anaerobia, al suprimir el oxígeno que necesitan estos organismos fotosintetizadores. Por otra parte, las microalgas pueden constituirse como fuente de biodiésel debido “a su gran contenido en lípidos y su rápido crecimiento”. Por ejemplo, el contenido de aceites supera en muchas especies el 30 por ciento de su peso seco, y en algunas incluso el 75 por ciento.

Asimismo, la biomasa derivada del proceso de purificación de aguas residuales puede ser utilizada como fertilizante para cultivos. Se trata de una buena solución, ya que tiene como ventaja respecto a la aplicación de estiércol bruto la mayor disponibilidad de nutrientes para las plantas y la mejora de la calidad del suelo, según apuntan los investigadores del Grupo. Además, algunos tipos de microalgas, como la ‘chlorella vulgaris’ presentan concentraciones de proteínas más elevadas que las semillas de soja, lo que las hace apropiadas incluso para la alimentación animal.

Otra de las aplicaciones que también se ha investigado es la posibilidad de combinar la depuración fotosintética de los purines con la acuicultura. Según este sistema, la biomasa generada en fotobiorreactores (sistemas de cultivo de microalgas dotados de luz, agua y nutrientes necesarios para la optimización de la fotosíntesis) sirve de sustrato al zooplacton, parte del placton constituída por seres que se alimentan de materia orgánica que ya está elaborada y que a su vez pueden servir como fuente proteica de alimentación animal.Finalmente, se experimenta su uso para la recaptación del dióxido de carbono que produce su propia combustión para la obtención biocombustible.

Participación en proyectos regionales y nacionales

El Grupo, que pertenece al Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente de la Facultad de Ciencias, participa en diversos proyectos de investigación regionales y nacionales relacionados con el tratamiento de aguas residuales mediante microalgas y su posterior uso como biomasa. De este modo, trabaja en dos proyectos Cenit, uno relacionado con la acuicultura sostenible y otro con la eliminación simultánea de dióxido de carbono y ácido sulfídrico, un gas que genera mal olor. En el primero de ellos en colaboración con la Azucarera Ebro, se estudia la revalorización de los subproductos generados por la industria del azúcar en forma de biomasa algal para su utilización en piscifactiorías; mientras que en el segundo se busca el desarrollo de un proceso biológico de captura de dióxido de carbono y nutrientes (nitrógeno y fósforo) procedentes de biogás y efluente líquido de digestores anaerobios, a través del crecimiento de algas en un fotobiorreactor. Se pretende también la eliminación del ácido sulfhídrico del biogás con el crecimiento de bacterias oxidadoras de sulfuro dentro del propio fotobiorreactor, aprovechando la oxigenación fotosintética.Por otro lado, estudia junto al Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León (Itacyl) el potencial y las limitaciones de diferentes géneros de microalgas en el tratamiento de purines. El Grupo cuenta con gran experiencia en el desarrollo de tratamientos de bajo coste y alto rendimiento para la biodegradación de compuestos tóxicos recalcitrantes orgánicos, aquellos que se resisten al ataque de cualquier mecanismo de degradación. Los investigadores han realizado cinco presentaciones en congresos sobre microalgas en los últimos cinco años.