A lo largo de las últimas décadas, el desarrollo industrial, la creciente urbanización y el cambio en las prácticas agrícolas, entre otros factores, han provocado, además de un notable incremento en el consumo de los recursos hídricos, un deterioro de su calidad. Todos estos cambios hacen necesario el tratamiento de las aguas residuales antes de reutilizar o verter las mismas al medio ambiente. El grupo multidisciplinar que aborda el desarrollo de este proyecto de excelencia, dotado con 189.545,04 euros por parte de la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa, va a examinar cómo influye la salinidad en el proceso de depuración de aguas residuales urbanas. Los resultados obtenidos serán claves para asegurar el adecuado tratamiento de depuración de dichas aguas, así como el desarrollo de nuevas tecnologías que mejoren los actuales sistemas de tratamiento.

Las tecnologías desarrolladas para el tratamiento de las aguas residuales domésticas son muy variadas. Las más utilizadas actualmente son la combinación de sistemas físicos y biológicos, siendo el proceso convencional de fangos activos el más ampliamente difundido. No obstante, otros sistemas biológicos más avanzados como los reactores biológicos de membrana sumergidos y los filtros sumergidos constituyen poderosas alternativas tecnológicas.

La utilización de biorreactores de filtros sumergidos para el tratamiento de aguas residuales urbanas es una tecnología bien experimentada y eficiente desde el punto de vista técnico y económico ya que combina el proceso biológico de depuración, desarrollado por los microorganismos adheridos al material soporte, con el de la retención de sólidos en suspensión, unificando dos etapas dentro del mismo reactor. Sin embargo, la ubicación de depuradoras en zonas costeras presenta frecuentemente el problema de la intrusión marina. Ello determina la entrada en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) de influentes con valores de salinidad variable.

Con este proyecto se pretende verificar si en este tipo de reactores biológicos la salinidad puede afectar a la estructura y biodiversidad de las biopelículas microbianas responsables del proceso depurativo.

Para ello, este grupo de investigación se ha propuesto desarrollar un biorreactor de filtro sumergido a escala de laboratorio que permita estudiar desde un punto de vista técnico y biológico el proceso de depuración de aguas residuales domésticas en condiciones de salinidad variable. El sistema comenzará a funcionar con agua residual urbana procedente de la decantación primaria de una EDAR. Para obtener biopelículas óptimas con capacidad depurativa de las aguas residuales, se realizará un estudio comparativo entre cuatro ensayos experimentales variándose la concentración salina. Se mantendrán constantes todos los demás parámetros establecidos en la planta experimental.

Para el estudio de los microorganismos implicados en el proceso depurativo se aplicarán técnicas enzimáticas y moleculares, que permitirán conocer in situ la actividad biológica de los microorganismos y su análisis poblacional. Mediante variaciones en la concentración salina, flujo de influente y ciclos de lavado, se obtendrán las condiciones de funcionamiento más adecuadas en cuanto a la eliminación de materia orgánica y nitrogenada.

Igualmente, los investigadores se han propuesto el estudio biológico de poblaciones microbianas en los biorreactores bajo condiciones de salinidad variable, incluyendo la aplicación de diversas técnicas para el estudio de la variabilidad poblacional, como la electroforesis en gel con gradiente de temperatura (TGGE).

Las ventajas de la técnica de TGGE son múltiples, ya que permite investigar la diversidad de una población microbiana natural sin necesidad de aislar y estudiar individualmente sus componentes, posibilita la identificación de los microorganismos hasta nivel de especie, es apta para el análisis simultáneo de un elevado número de muestras, y permite comparar los perfiles de biodiversidad de la población evaluando diferencias espaciales y temporales en un determinado nicho ecológico, así como el impacto producido por la introducción de agentes externos.

Los resultados obtenidos en este proyecto permitirán el incremento del conocimiento técnico y biológico de estos sistemas de tratamiento de aguas residuales haciendo posible, además, el establecimiento de un modelo matemático para la simulación del proceso, aportación muy valiosa para el diseño de los sistemas de filtros sumergidos.

Tratamientos secundarios de aguas residuales

El objetivo principal del Proyecto es crear una tecnología de base biológica, para el tratamiento secundario de este tipo de aguas residuales. La nueva tecnología precisa conocer los procesos biológicos en estos sistemas mediante la aplicación de métodos como: análisis de biodiversidad poblacional (PCR y TGGE), análisis de estructura de biopelículas (microscopia confocal y de barrido, Tecnologías moleculares FISH) y entrelazar estos conocimientos con nuevas bases de diseño mediante estudios de la cinética de las biopelículas dando lugar a un Modelo Matemático para la simulación del proceso. El proyecto implicará la construcción de una planta piloto, la adquisición de un sistema de determinación de Carbono Orgánico Total, y soporte informático para el Modelo Matemático.

Las salinidades variables en los efluentes altera la eficacia de los procesos de depuración, afectando a la cinética microbiana de los reactores biológicos y a la estructura y biodiversidad de las biopelículas. Las técnicas moleculares valorarán el efecto que estas variaciones de salinidad ejercen sobre estos parámetros en sistemas de filtros sumergidos, estableciendo el orden de influencia que sobre estos factores ejerce la salinidad, así como sobre la eficacia depurativa.

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Jesús González López
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