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(Resumen de tesis) Evaluación del rendimiento y sostenibilidad de los procesos alga-bacteria durante el tratamiento de aguas residuales mediante balances de materia

28/09/2017 - Blog - Cynthia Alcántara
En la actualidad, el rápido crecimiento de la población humana sumado al uso masivo de combustibles fósiles está provocando la emisión descontrolada de grandes cantidades de aguas residuales y gases de efecto invernadero que amenazan la sostenibilidad ambiental del planeta.
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En este contexto, las aguas residuales domésticas o los efluentes procedentes de la digestión anaerobia de residuos, se caracterizan por sus altas cargas en nutrientes, los cuales deben ser retirados del agua residual antes de su descarga para evitar la contaminación y eutrofización de las aguas naturales. En esta tesis, se ha evaluado el potencial de la simbiosis entre algas y bacterias como tecnología de tratamiento de aguas residuales (TAR) económica y sostenible con el objetivo de desarrollar nuevas estrategias de operación que puedan consolidar esta biotecnología.

En este contexto, los resultados obtenidos en el Capítulo 3 demostraron que el consorcio alga-bacteria utilizado presentó un mayor rendimiento en la depuración del agua y una mayor versatilidad y robustez metabólica bajo distintas condiciones de estrés en comparación con un cultivo axénico de Chlorella sorokiniana, lo que puso de manifiesto el potencial de la simbiosis entre ambos microorganismos.

Además, la capacidad fotosintética de las microalgas para fijar CO2 puede ser aplicada como biotecnología para eliminar el CO2 presente, tanto en aguas residuales, como en el biogás producido durante el proceso de digestión anaerobia, suponiendo una disminución de la huella de carbono asociada al proceso global. En base a esta idea, en el Capítulo 4 se evaluó el rendimiento durante el TAR en un fotobiorreactor anóxico-aerobio con un consorcio de algas y bacterias en el que se alcanzó una eficacia máxima de eliminación del carbono inorgánico del 98%.



Así mismo, en el Capítulo 5 se estudiaron los mecanismos de eliminación involucrados en la captura simultánea de CO2 del biogás, y la eliminación de C y nutrientes de digestatos diluidos en un reactor de lagunaje de alta carga interconectado con una columna de absorción. En este estudio, la baja intensidad lumínica aportada al sistema, junto con la baja velocidad de recirculación de líquido desde el reactor a la columna de absorción, conllevó una baja absorción de C-CO2 (55%). Aún así, esta eliminación de C-CO2 del biogás supuso un aumento en el contenido energético del mismo del 19%, lo que demuestra el potencial del proceso combinado de TAR con depuración del biogás.

En el Capítulo 6 se evaluó el potencial de las algas como sustrato durante el proceso de digestión anaerobia en un sistema integrado de crecimiento-digestión anaerobia de biomasa algal. Los resultados mostraron que ≈ 50% del C inicial en forma de biomasa fue hidrolizado y transformado mayoritariamente en biogás (90% del C hidrolizado), con una composición del 30% (v/v) de CO2 y del 70% (v/v) de CH4, poniendo de manifiesto el potencial de la digestión anaerobia como una de las alternativas más económicas y eficientes en la valorización energética de las microalgas.

Finalmente, con el objetivo de evaluar el impacto de la producción de N2O en la huella de C en los procesos de TAR con algas y bacterias, se cuantificaron las emisiones de N2O en un reactor de lagunaje de alta carga (Capítulo 7) y en un fotobiorreactor anóxico-aerobio (Capítulo 4). Los factores de emisión de N2O obtenidos en ambos estudios (≈2,6 10-5 g N-N2O/g N-entrada) fueron significativamente menores que los reportados típicamente en EDARs convencionales (IPCC), lo que confirmó que las emisiones de N2O en sistemas alga-bacteria no comprometen la sostenibilidad ambiental de los TAR en lo que respecta a su contribución en el calentamiento global del planeta.

Lee la publicación completa en la Aquaeteca de Fundación Aquae.

 

Sobre el autor

Cynthia Alcántara Pollo (Madrid, 1985) obtuvo el título de Ingeniería Química en la Universidad de Valladolid (2010).

En el último año de carrera, empezó a trabajar en la empresa de alimentación Azucarera Ebro como responsable del laboratorio de calidad de producto (2009-2011).  En mayo de 2011, Cynthia se unió al grupo de Investigación en biotecnología microalgal liderado por el Dr. Raúl Muñoz perteneciente al Dpto. De Ingeniería Química y Tecnología del Medioambiente de la Universidad de Valladolid, donde realizó el Máster en Ingeniería de Procesos y Sistemas (2011- 2012).

En 2012 inició su Doctorado enfocado en el desarrollo de nuevas estrategias de operación en la aplicación biotecnológica de microalgas durante el tratamiento de aguas residuales, producción y depuración de biogás y obtención de productos de valor añadido (2012-2015). Durante el Doctorado trabajó 6 meses en Massey University (Palmerston North, New Zealand) y 3 meses en  la Universidad Nacional Autónoma de México (II-UNAM) (D.F, México).

Obtuvo el título de Doctor Internacional en 2015. Desde finales de ese mismo año desempeña su labor como responsable del Departamento de I+D+i en KEPLER INGENIERÍA Y ECOGESTIÓN, S.L (Burgos), empresa con más de 20 años de experiencia en procesos de recuperación de daños al Medioambiente.

 

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