Innovadoras tecnologías para mejorar la calidad del agua con ayuda de plantas y microalgas

Eugenia J. Olguín Palacios

El agua es el recurso natural vital para el desarrollo humano y económico y debe ser manejada de manera sostenible mediante acciones muy diversas que se requieren emprender de manera conjunta por las agencias gubernamentales, las industrias y los ciudadanos. A los investigadores les corresponde contribuir con la generación de conocimiento y desarrollos tecnológicos que contribuyan al uso eficiente, racional y sostenible de este valiosísimo recurso.

En este artículo, el primero de una serie, se realizará una breve descripción de diversas biotecnologías dirigidas a mejorar la calidad del agua de cuerpos urbanos contaminados, de efluentes tanto industriales como agroindustriales. Posteriormente, se profundizará en la descripción de varios de ellos.

El Grupo de Biotecnología Ambiental del Instituto de Ecología, A.C. ha venido trabajando desde hace 26 años en la investigación y desarrollo de biotecnologías ambientalmente pertinentes que permitan el manejo sustentable del agua. En este contexto, ha desarrollado y patentado una biotecnología para el tratamiento de las aguas residuales de las granjas animales, en especial, las porcícolas en las que se implementa un sistema de doble propósito, que se orienta al tratamiento de este tipo de aguas residuales con muy alta carga orgánica y a la vez, se logra la producción de biogás y de microalgas de diversos géneros, sobresaliendo la producción de Spirulina. El biogás es una mezcla de metano y dióxido de carbono y se puede aprovechar como un biocombustible dentro de la misma granja. Las microalgas tienen diversos usos y en el caso de Spirulina se puede vender como alimento para peces.

Por otro lado, este grupo de Biotecnología Ambiental también ha desarrollado y patentado una tecnología para la industria del alcohol, en particular para el tratamiento de las vinazas, que son efluentes altamente contaminantes que causan un alto daño a los cuerpos de agua cuando son vertidas a ellos sin tratamiento. Se trata de la implementación de los llamados “Humedales construidos” que utilizan plantas llamadas “hojas de Galápago” y cuyo nombre científico es Pontederia sagitatta. Investigaciones de varios años permitieron demostrar que las vinazas son tratadas muy eficientemente mediante estos sistemas con altas remociones de materia orgánica, de sulfatos y de fenoles, entre otros compuestos contaminantes. El agua que sale de estos sistemas de tratamiento aún puede ser utilizada como agua de riego en los cañaverales pero ya sin los contaminantes que dañan los suelos.

En el grupo de investigación también se ha evaluado la digestión anaerobia de las vinazas en la cual se genera biogás. Sin embargo, los efluentes no pueden ser descargados directamente a los cuerpos de agua por lo que requieren un tratamiento posterior. Uno de esos tratamientos puede ser mediante el uso de microalgas (ficorremediación) en la cual se elimina materia orgánica y nutrientes y se producen microalgas de interés para la producción de compuestos de alto valor agregado. Otra opción es la bioadsorción en la cual se utiliza biomasa de plantas acuáticas consideradas invasoras para reducir el fuerte color oscuro de los efluentes y eliminar compuestos de difícil degradación.

Hace tres años, las autoridades municipales le solicitaron al Grupo de Biotecnología Ambiental, que implementara una tecnología para contribuir al mejoramiento de la calidad del agua en Los lagos del Dique en la Ciudad de Xalapa. A partir de entonces, se han implementado los llamados “Humedales Flotantes” que consisten en estructuras ligeras que flotan y soportan una combinación de dos plantas, el papiro y la hoja de galápago, las cuales son plantas emergentes que junto con las bacterias que viven en sus raíces coadyuvan a la remoción de contaminantes presentes en el agua. Los resultados de estos novedosos sistemas que no se encuentran operando en otros municipios o Estados del país, han sido muy satisfactorios dado que se ha demostrado que el Índice de Calidad del Agua (calculado por la combinación de 7 parámetros) mejora de manera significativa una vez que el agua pasa a través de “Humedales Flotantes” que funcionan como barreras filtrantes. Recientemente, el Lic. Américo Zúñiga firmó un convenio con el INECOL, con el objeto de dar continuidad a estas actividades en Los Lagos del Dique. Asimismo, firmó otro Convenio para que el Grupo de Biotecnología Ambiental continúe colaborando con la Comisión Municipal de Agua y Saneamiento (CMAS) para manejar el lirio acuático que ha sido extraído de la Laguna del Castillo. A este respecto, se encuentra en desarrollo el uso de digestores anaerobios de dos fases para procesar el lirio y convertirlo en biogás y biofertilizante.

También en los últimos 3 años, el Grupo de Biotecnología Ambiental ha trabajado en el desarrollo de una Biorrefinería para la producción de biogás e hidrógeno a partir de plantas acuáticas y de biodiesel a partir de diversas microalgas ricas en lípidos. Con el objeto de no competir con el uso de agua para la agricultura, el diseño de esta biorrefinería incluye un primer módulo de “Fitofiltración” en el que se limpia el agua contaminada del Río Sordo en lagunas con plantas acuáticas flotantes (Pistia stratiotes) que son cosechadas para la producción de biogás e hidrógeno.

Finalmente, cabe mencionar que con los desarrollos biotecnológicos antes descritos, el INECOL ha contribuido de una manera efectiva y continua en el manejo del agua para un desarrollo sostenible.