Los antibióticos llegan al agua por muchas vías. Proceden del consumo humano, de la ganadería, de los hospitales y, en concentraciones mucho mayores, de la propia industria farmacéutica. Las EDAR convencionales no se diseñaron para eliminar este tipo de compuestos de forma específica. Parte de ellos atraviesa el tratamiento y termina en los cauces receptores o en los lodos. Por eso se consideran contaminantes emergentes y se vinculan con la propagación de la resistencia antimicrobiana.
Un estudio chino abre una vía biológica interesante. El 18 de septiembre se publicó en línea en Bioresource Technology una investigación de la Hebei University of Science and Technology. El trabajo describe una cepa mejorada de la microalga Chlorella pyrenoidosa para tratar aguas con altas concentraciones de oxitetraciclina. El efluente estudiado procede de la etapa de cristalización en la fabricación de este antibiótico. Sus resultados son de laboratorio, pero muestran hacia dónde avanzan los tratamientos biológicos frente a los fármacos.
Por qué los antibióticos complican el tratamiento biológico
Un antibiótico ataca la base del proceso biológico. Los tratamientos biológicos dependen de microorganismos que degradan la materia orgánica y transforman el nitrógeno y el fósforo. Un antibiótico está diseñado precisamente para inhibir o eliminar microorganismos. Cuando su concentración es alta, la biomasa activa pierde rendimiento o deja de funcionar de forma estable. Este conflicto es especialmente grave en los efluentes de producción farmacéutica, mucho más que en las aguas urbanas diluidas.
La oxitetraciclina es un caso representativo del problema. Pertenece a la familia de las tetraciclinas, muy utilizada en medicina humana y veterinaria. Según los autores, el agua de cristalización de su fabricación supone un reto importante para los procesos biológicos convencionales. Además del antibiótico, este efluente contiene carga orgánica, nitrógeno y fósforo que también deben eliminarse.
El agua de proceso farmacéutico exige tratamientos biológicos más resistentes
Cómo se ha obtenido la cepa M-2 de Chlorella pyrenoidosa
Los investigadores combinaron mutagénesis y aclimatación progresiva. Partieron de una cepa silvestre de Chlorella pyrenoidosa, una microalga verde muy estudiada en depuración y producción de biomasa. Primero aplicaron mutagénesis por plasma atmosférico a temperatura ambiente, conocida por sus siglas en inglés ARTP. Esta técnica genera mutaciones aleatorias sin introducir genes externos en el organismo. Después seleccionaron las variantes más tolerantes mediante cultivo en microgotas y aclimatación iterativa al efluente.
El resultado fue una cepa más tolerante: M-2. El cultivo en microgotas permite ensayar muchas variantes en volúmenes muy pequeños y en condiciones controladas. Según el artículo, el ciclo de mutagénesis y aclimatación se repitió hasta obtener una cepa mejor adaptada. La cepa M-2 alcanzó una densidad óptica (OD680) de 1,20 y un peso seco celular de 1,13 g/L. Estas cifras indican un crecimiento activo en un medio muy exigente para la cepa original.
La mutagénesis ARTP no introduce genes externos en la microalga
Qué resultados ha obtenido el estudio
La cepa mejorada elimina más contaminantes que la silvestre. Frente a la cepa original, M-2 aumentó la eliminación de DQO en un 47,06 %. La eliminación de nitrógeno amoniacal mejoró un 34,85 %, y la de nitrógeno total, un 41,36 %. En fósforo total, la mejora fue del 33,38 %, y en oxitetraciclina, del 28,85 %. Son incrementos relativos respecto a la cepa silvestre, no rendimientos absolutos de eliminación.
La biomasa generada también gana valor potencial. La cepa M-2 alcanzó contenidos de 406,15 mg/g de proteína y 189,47 mg/g de lípidos. También registró 131,67 mg/g de carbohidratos y 9,89 mg/g de clorofila. El análisis transcriptómico relaciona esta mejora con la síntesis de ribosomas, el metabolismo energético y la eliminación de especies reactivas de oxígeno. Esto sugiere que la cepa gestiona mejor el estrés oxidativo asociado a un efluente tan agresivo.
Depurar y producir biomasa útil pueden ser un mismo proceso
Limitaciones y posibles aplicaciones en la industria
Se trata todavía de un resultado de laboratorio. El estudio no describe ensayos en planta piloto ni en instalaciones industriales reales. El resumen tampoco indica los porcentajes absolutos de eliminación ni la concentración residual de oxitetraciclina tras el tratamiento. Falta conocer la estabilidad de la cepa a largo plazo, su comportamiento en continuo y la separación de la biomasa. Estos aspectos son decisivos para valorar su viabilidad técnica y económica frente a otras tecnologías.
Su encaje más lógico sería el pretratamiento farmacéutico. En los efluentes concentrados de fabricación, el antibiótico aparece en mayor cantidad y en menor volumen. Un tratamiento con microalgas podría reducir la carga antes del vertido a colector o de una etapa de afino. En muchos casos, seguiría siendo necesario combinarlo con procesos fisicoquímicos, oxidación avanzada o membranas. Hoy, integrar varias tecnologías es la opción más realista para contaminantes difíciles de degradar.
Tratar en origen suele ser más eficaz que diluir
Conclusión
La tendencia apunta a tratamientos biológicos más especializados. El trabajo de la Hebei University of Science and Technology muestra cómo adaptar microorganismos a efluentes antes considerados inviables. La nueva Directiva europea de aguas residuales urbanas refuerza este interés, porque exige tratamientos cuaternarios frente a microcontaminantes. Al mismo tiempo, la resistencia antimicrobiana obliga a controlar los vertidos farmacéuticos desde su origen. Conviene seguir esta línea de investigación hasta que existan datos a escala piloto.
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