Diseñan un simulador del crecimiento de microalgas para el tratamiento de aguas residuales

Un equipo de investigación de la Universidad de Almería ha desarrollado un simulador del crecimiento de microalgas depuradoras de aguas residuales. La herramienta de predicción, gratuita y de acceso libre, recopila datos sobre cómo se comportan estos microorganismos junto con las bacterias que contiene el agua residual bajo distintas condiciones de cultivo. Así, los expertos deciden cuál es el mejor momento para emplearlos en entornos acuáticos contaminados.

Sistemas de cultivo de algas tipo Raceway.

El empleo de las microalgas para limpiar aguas residuales procedentes del ámbito doméstico supone una alternativa más económica a los procesos de depuración convencionales, puesto que requiere el uso de menos energía para mover los mecanismos habituales que separan el agua de la materia orgánica.

En su investigación, los científicos observaron las ventajas biológicas de las microalgas y determinaron cómo crecían bajo distintas condiciones ambientales, como la presencia o ausencia de luz, y físicas, como la temperatura o el pH del agua, es decir, su acidez. Con estos datos, elaboraron ecuaciones matemáticas que predecían cómo se desarrollarán estos microorganismos en distintas situaciones. “Estos datos están incluidos en nuestra herramienta. Cualquier persona puede descargar y subir al programa los datos climáticos y técnicos de la zona en la que se van a desarrollar las microalgas. De este modo, asegurándose de que tienen las condiciones adecuadas para que todo salga bien, los expertos ahorrarán tiempo y recursos económicos en su proceso de producción” comenta a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Almería Ana Sánchez Zurano.

Ana Sánchez Zurano, responsable del estudio.

Los expertos explican que las variedades de microalgas verdes utilizadas, como Scenedesmus y Chlorella, funcionan bien en entornos con altas temperaturas y expuestas a mucha luz. En estas condiciones, absorben y descontaminan en su organismo agentes del agua como el fósforo y el nitrógeno. “Una vez han cumplido su función, las microalgas generadas pueden emplearse para producir pienso para peces, biofertilizantes y biopesticidas. Así, se consigue un proceso circular”, explica Ana Sánchez Zurano.

Condiciones óptimas de cultivo

En el estudio titulado ‘An interactive tool for simulation of biological models into the wastewater treatment with microalgae’ y publicado en Frontiers in Enviromental Science, los investigadores explican que las microalgas se alimentan de fósforo y nitrógeno, principales agentes contaminantes de las aguas residuales.

Además, estos microorganismos prosperan con la luz y, tras realizar la fotosíntesis, producen oxígeno. Éste lo emplean las bacterias para degradar la materia orgánica del agua.

Asimismo, las bacterias producen dióxido de carbono, del que las microalgas se alimentan. “Estos organismos tienen una relación simbiótica. Unos se benefician de los otros y, además, los entornos acuáticos contaminados poseen los requerimientos nutricionales que ambos necesitan para crecer”, explica Ana Sánchez Zurano.

De este modo, los investigadores “tradujeron” parámetros biológicos como la temperatura del entorno acuático, la concentración de materia orgánica, nitrógeno y fósforo del agua, la capacidad de absorción de cada tipo de microorganismo, entre otras cuestiones, a modelos matemáticos. “Así, mediante las pestañas que se pueden seleccionar en la herramienta, el usuario puede insertar este tipo de datos para predecir cómo crecerán las algas y su actividad depuradora”, explica Ana Sánchez Zurano.

Bioreactores con microalgas.

El grupo Biotecnología de microalgas centra su investigación en desarrollar métodos alternativos, más económicos y circulares, para el tratamiento de aguas residuales tanto en el ámbito doméstico como en la agricultura. “Actualmente, trabajamos en nuevos proyectos relacionados con la producción de bioplásticos a base de microalgas y la producción de nuevos alimentos que contengan la variedad Spirullina”, comenta Ana Sánchez Zurano.

Este trabajo es parte del proyecto de I+D+i PID2020-112709RB-C21, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación. Asimismo, forma parte de los proyectos PURASOL y SABANA, el programa de I+D+i Horizonte 2020 de la Comisión Europea y cuenta con el apoyo del Ministerio de Educación mediante el programa de ayudas para el profesorado universitario.

Referencias

Sánchez-Zurano, A.; Gumán, J.L.; Acién, F.G. & Fernández-Sevilla, F. M. (2021) . ‘An interactive tool for simulation of biological models into the wastewater treatment with microalgae’. Frontiers in Enviromental Science. Vol 9, 721324.

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