El tratamiento biológico de aguas residuales está en evolución constante. Los sistemas de tratamiento como los reactores de biopelícula de lecho móvil (MBBR) se utilizan cada vez más en la ingeniería de aguas residuales. Estos sistemas dependen de portadores plásticos que promueven el crecimiento de biopelículas, compuestas por microorganismos que degradan contaminantes. Un estudio reciente, publicado en Environmental Technology & Innovation (2024), demuestra que los portadores espumados de polipropileno (PP) mejoran notablemente la eficiencia de la eliminación de nitrógeno al aumentar la formación de biopelículas. Este artículo examina cómo el uso de portadores espumados de PP eleva el rendimiento en sistemas MBBR y cómo la adición de biomasa de desecho mejora aún más la eficiencia.
Una superficie espumada incrementa la formación de biopelículas
Los portadores espumados mejoran el crecimiento de biopelículas. En un MBBR, el rendimiento depende de la cantidad de biopelícula formada sobre el portador plástico. La investigación revela que la espuma de polipropileno permite aumentar la superficie disponible para la biopelícula. El estudio liderado por la Universidad Metropolitana de Osaka mostró que los portadores espumados ofrecen una superficie 44 veces mayor que los portadores lisos, lo que permite que más microorganismos se adhieran a la superficie.
Fuente: Azuma et al. (2024), Environmental Technology & Innovation
La superficie irregular reduce el desprendimiento de microorganismos. Las superficies espumadas del PP favorecen la adhesión de las colonias microbianas debido a las irregularidades creadas por la espuma. Las biopelículas se forman en tres fases: adhesión, maduración y desprendimiento. Las superficies irregulares reducen significativamente el desprendimiento de microorganismos, lo que resulta en un crecimiento estable y efectivo de la biopelícula. Este crecimiento se verificó mediante análisis con microscopía electrónica de barrido (SEM), donde se observó una mayor cantidad de colonias en portadores espumados comparados con portadores lisos.
Las superficies espumadas de PP mejoran la adhesión y estabilidad de las biopelículas microbianas
Mejora en la eliminación de nitrógeno mediante biopelículas
Las biopelículas activadas eliminan nitrógeno de aguas residuales. Un aspecto clave en el tratamiento de aguas residuales es la eliminación de compuestos de nitrógeno, que provocan eutrofización en ecosistemas acuáticos. Las biopelículas formadas en los portadores espumados de PP demostraron una capacidad notable para eliminar nitrógeno. Durante el estudio, las biopelículas derivadas de lodos activados lograron eliminar completamente el amonio en soluciones sintéticas de aguas residuales con concentraciones de 1,4 mM.
El proceso de desnitrificación es más eficiente con portadores espumados. Además de la nitrificación, los portadores espumados con adición de biomasa de desecho, como algas compostadas, demostraron una mejora del 30% en la eliminación de nitrato. La desnitrificación se aceleró al añadir ácido fumárico, lo que promovió la actividad de bacterias desnitrificantes en las biopelículas. Esto permitió reducir las concentraciones de nitrato y nitrito más rápidamente, mejorando el rendimiento global del sistema MBBR.
Los portadores espumados con biomasa mejoran la eliminación de nitrato y aceleran la desnitrificación
Añadir biomasa impulsa el rendimiento del portador
La biomasa de desecho mejora la formación de biopelículas. La adición de biomasa de desecho, como algas compostadas, a los portadores espumados aumentó en 2,2 veces la cantidad de biopelícula formada. Los portadores de PP con biomasa no solo mejoran la cantidad de microorganismos adheridos, sino que también sirven como fuente de nutrientes, lo que permite un crecimiento más rápido y denso de la biopelícula. Este tipo de innovación ofrece una solución sostenible para el reciclaje de residuos orgánicos.
El uso de biomasa optimiza la desnitrificación en sistemas MBBR. La mejora en la formación de biopelículas mediante la adición de biomasa también se traduce en un mejor rendimiento en la eliminación de nitrógeno. En pruebas comparativas, los portadores con biomasa añadida demostraron una disminución del 80% en las concentraciones de nitrato, en comparación con el 30% de los portadores estándar de PP. Este enfoque no solo optimiza el rendimiento de los sistemas de tratamiento, sino que también contribuye a la sostenibilidad mediante el uso de residuos orgánicos.
La adición de biomasa mejora la desnitrificación y aumenta la sostenibilidad de los sistemas MBBR
Conclusión
Los portadores espumados y biomasa son clave en el futuro del tratamiento. La investigación actual demuestra que el uso de portadores espumados de PP, junto con la adición de biomasa de desecho, es una de las soluciones más efectivas para mejorar el tratamiento biológico de aguas residuales. Estas innovaciones permiten una mayor formación de biopelículas, incrementan la capacidad de eliminación de nitrógeno y aportan beneficios ecológicos al integrar residuos orgánicos en el proceso. Este avance técnico puede optimizar significativamente el rendimiento de los sistemas MBBR en aplicaciones futuras
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