Tratamiento de las aguas residuales con tecnologías electroquímicas microbianas para producir agua salubre
Para ayudar a cerrar la brecha entre las soluciones hídricas innovadoras y su aplicación comercial, el proyecto iMETland desarrolló una aplicación a gran escala de una tecnológica respetuosa con el medio ambiente que trata las aguas residuales urbanas producidas por comunidades pequeñas, sin costes energéticos. La técnica combina biofiltros de humedales artificiales con tecnologías electroquímicas microbianas (MET, por sus siglas en inglés). La combinación de bacterias electroactivas con conductores eléctricos ha proporcionado unas tasas de depuración diez veces superiores a las de las técnicas tradicionales. Además, al dar como resultado muy poca biomasa, evita la obstrucción de los biofiltros con sedimentos (colmatación). Y, lo que es más importante, el proceso elimina los contaminantes de las aguas residuales y, después del tratamiento electrooxidativo, produce agua, que no contiene patógenos y es adecuada para el riego. Tras haber superado ya la fase de investigación y la fase piloto, la financiación con fondos europeos ha permitido a iMETland avanzar hacia una demostración a gran escala para acelerar la absorción por el mercado. Aprovechar la red social de las células vivas La técnica de iMETland de reducción de contaminantes inducida por bacterias utiliza esencialmente el mismo método para recoger energía que el que utilizamos con los alimentos. Como explica el coordinador del proyecto, el doctor Abraham Esteve Núñez: «Extraemos electrones de los alimentos, que a su vez son consumidos por el oxígeno que respiramos. El conductor eléctrico utilizado en nuestro sistema muestra una capacidad ilimitada para aceptar electrones y así las bacterias pueden seguir comiendo contaminantes a un ritmo mayor». Los electrones que pasan por el biofiltro electroconductor de iMETland crean una corriente eléctrica que permite a las comunidades microbianas interactuar entre sí, a distancia. La optimización de esta «charla electrónica» entre la comunidad microbiana mejora la eficiencia de los esfuerzos de limpieza. Una vez que el agua está libre de contaminantes químicos, iMETland puede generar un blanqueador a partir del cloruro que se encuentra presente en el agua de forma natural y mata las bacterias y crea agua segura para el riego. Lo que hace que la tecnología sea especialmente innovadora es la intensidad de la capacidad del metabolismo de las bacterias electroactivas para convertir la contaminación en electricidad, que es proporcional a la cantidad de contaminantes eliminados. Cuanto más comen, más electricidad se recoge y, midiendo la electricidad generada, los operadores pueden controlar la eficacia de las bacterias en la eliminación de contaminantes a través de herramientas inteligentes especialmente diseñadas. «El principal reto de iMETland era hacer frente a condiciones reales, como los cambios estacionales inesperados, por lo que hicimos pruebas para los fríos inviernos del norte de Europa y los calurosos veranos del Mediterráneo», reflexiona el doctor Esteve Núñez, que añade: «Una sorpresa agradable fue el predominio de geobacterias electroactivas en presencia de oxígeno, lo que aumentó el rendimiento de la técnica. Estas bacterias siempre han sido cultivadas lejos del oxígeno, así que nuestro hallazgo nos recuerda que la adaptación natural es más fuerte que los prejuicios científicos». Contribución a las prioridades sobre el agua y las aguas residuales El carácter multidisciplinar de iMETland se ajusta adecuadamente a las prioridades de tratamiento de aguas y aguas residuales de la iniciativa EIP-Water de la Unión Europea. Aborda específicamente la ambición de crear centros de innovación en el tratamiento de aguas en regiones que actualmente carecen de sistemas adecuados de tratamiento de aguas residuales e instalaciones de saneamiento. Al ofrecer un sistema que reduce la cantidad de energía necesaria para el tratamiento de las aguas residuales, disminuye los costes municipales y las emisiones de CO2. Actualmente, las unidades iMETland que ya han sido probadas pueden integrarse en pequeñas comunidades para regar jardines o zonas verdes, con la solución basada en plantas que aumenta el atractivo visual de las instalaciones. Un objetivo adicional para la adopción de la solución son los edificios públicos. Para ello ya se ha aplicado en IMDEA Agua. «Metland ya es una marca registrada y el concepto está listo para llegar al mercado a través de una nueva pyme llamada METfilter, fundada con este fin», resume el doctor Esteve Núñez.
Palabras clave
iMETland, tratamiento de aguas residuales, agricultura, humedales, depuración, bacterias, tecnologías electroquímicas microbianas, contaminantes, electroactivo, electrón, conducción de electricidad, aguas residuales, salubridad, energía
