Un sistema para tratar los vertidos de las granjas de cerdos. Este es el objetivo de la investigación desarrollada por el equipo perteneciente a la Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa. En la investigación, se ha logrado crear un sistema que permite tratar tanto las aguas residuales sin diluir, como las aguas residuales que han sido aireadas. Para probar su eficacia, han desarrollado experimentos tanto en laboratorio como en una propia granja.

Un doble sistema que va más allá de la aireación tradicional

Dos cámaras diferentes para las necesidades de cada tipo de agua. Como indica la doctora Anna Prokhorova, en su publicación en Bioresource Technology, dentro del sistema, existen dos cámaras diferentes. Una cámara se encarga de suprimir olores, patógenos y materia orgánica en las aguas sin diluir. Por otra parte, la otra cámara, permite eliminar el nitrato y fosfato presente en las aguas residuales que han sido tratadas con el método de aireación.

Un mismo sistema para dos tipos de aguas. Como indica Prokhorova, en principio, es un sistema pionero al poder realizar dos tipos de tratamiento de agua, de forma simultánea. Este es un aspecto clave al respecto de la aireación tradicional, la cual, es empleada actualmente por los agricultores para el tratamiento de los vertidos de las granjas. Este medio convencional, elimina la materia orgánica y convierte, además,  el amonio en nitrato. Sin embargo, no realiza un proceso para suprimir el nitrato.

Actualmente, el método utilizado por los agricultores es la aireación

El sistema diseñado, elimina el nitrato, reduciendo así un posible perjuicio a la salud. La eliminación de nitratos es muy importante, sobre todo desde una perspectiva de la salud. Según refiere la doctora Mami Kainuma, la contaminación por nitratos puede ser nociva para la salud de las personas y para el medio ambiente. Al ser ingerido, se transforma en nitrito, con lo cual, repercute en la capacidad para transporte de oxígeno en la sangre.

Un proceso novedoso donde las bacterias tienen un papel fundamental

Un sistema para poder tratar los dos tipos de agua generados en el vertido de las granjas. A fin de encontrar una fórmula que permitiera ambos tratamientos, se utilizaron microbios. Aparte, para lanzar el proceso, además, su uso tiene como objetivo, la recuperación de nutrientes valiosos. Para el desarrollo del modelo, se emplearon reactores poliacrílicos, los cuales disponen de dos cámaras separadas por una membrana de intercambio iónico. Otro aspecto relevante es que los reactores disponen de tres electrodos.

Imagen 1. 

Bluegold-tratamiento-de-aguas-residuales-en-granjas

Fuente: Prokhorova, Anna, et al. “Concurrent treatment of raw and aerated swine wastewater using an electrotrophic denitrification system.” Bioresource Technology 322 (2021): 124508.

Bacterias, fundamentales para el sistema. Dentro de la primera cámara, donde se sitúa el ánodo, las bacterias reaccionan ante la materia orgánica presente. De esta forma, con la reacción, se liberan electrones. Posteriormente, los electrones se transfieren a la segunda cámara, donde está el cátodo, mediante los electrodos.

El agua contenida en la cámara donde se encuentra el cátodo, ha sido aireada. A causa del proceso de aireación, el agua posee una gran concentración de nitrato. Por ello, las bacterias situadas en la superficie, aceptan los electrones y los emplean para lograr el impulso que permita transformar el nitrato en nitrógeno gaseoso.

La transformación de nitrato en nitrógeno gaseoso se impulsa por electrones

Efectivo incluso con bajo contenido de moléculas orgánicas. Un aspecto positivo es que, la supresión de nitratos, puede tener lugar en aguas residuales con escasa concentración de materia orgánica, como es el agua aireada.

La experimentación se llevó a un escenario de granja real

Tras la experimentación en laboratorio, se llevó a un plano real. Tras la efectividad del sistema, comprobada por los investigadores, se decidió trasladar la experimentación a una granja real. Concretamente, se realizó un proyecto piloto los vertidos de las granjas del Centro de Investigación de Ganadería y Pastizales de la Prefectura de Okinawa. También formó parte del experimento el Centro de Ciencias Ambientales de Prefectura de Okinawa y Okidoyaku.

Electrodos para elevar la eficiencia del tratamiento. Con la prueba piloto, se concluyó que las bacterias dominantes que logran suprimir nitratos, son aquellas que pueden percibir electrones para desarrollarse. A lo largo del experimento, la actividad de las bacterias recibió un estímulo a través de un electrodo,  funcionando entre -0.4 V y -0.6V. Este estímulo, logró incrementar la eficiencia del tratamiento.

Un electrodo, funcionando entre -0.4V y -0.6V, permitió incrementar la eficiencia del tratamiento

Una investigación con resultados altamente positivos. Las bacterias lograron un crecimiento superior al 60% en la cámara donde se encuentra el cátodo, manteniendo una alta actividad. Esta actividad, supuso una gran reducción de nitratos. Además, al degradarse la materia orgánica (en especial los ácidos grasos volátiles), los olores y patógenos presentes, disminuyeron.

La eficacia mostrada por el sistema, supera las expectativas previstas. Como indica la doctora Prokhorova, el sistema ha resultado de una eficiencia superior a las estimaciones realizadas. Además, otra ventaja es que se trata de un sistema con una escalabilidad altamente potencial. Es de bajo coste y con un mantenimiento mínimo, por ello, los investigadores esperan que sea implementado por un gran número de granjeros.

El resultado, ha superado al pronóstico realizado por los investigadores, siendo muy positivo

Conclusión

El desarrollo del mundo, en ocasiones puede ocasionar perjuicios. Como vemos, no sólo el crecimiento de la industria deriva en una contaminación que repercute en el medio ambiente y en nuestra salud. Un caso de riesgo potencial por contaminación es el expuesto por los investigadores sobre las aguas residuales de granjas de cercos. 

La investigación, llave para un futuro sostenible. El desarrollo de la sociedad, debe de ir aparejado por el desarrollo de fórmulas que nos permitan crecer sosteniblemente. Por ello, en BlueGold, aparte de trabajar en el desarrollo e innovación de nuevas tecnologías, apoyamos todas las investigaciones en este campo.

error: Contenido esta protegido