Las algas pueden limpiar las aguas residuales sin electricidad ni productos químicos

En todo África, muchas comunidades rurales enfrentan un crecimiento disaster de saneamiento. Los sistemas de tratamiento de aguas residuales, donde existen, a menudo son viejo, sobrecargado o roto. En algunas ciudades, flujos de aguas residuales no tratadas directamente a los ríoscontaminando fuentes de agua y dañando tanto los ecosistemas como la salud pública.

Durante décadas, la respuesta international a las aguas residuales ha sido limpiar el agua en grandes instalaciones de aguas residuales diseñadas para eliminar contaminantes físicos, químicos y biológicos de aguas residuales nacionales (baños) o efluentes industriales. Las plantas de aguas residuales producen agua tratada que es segura para descargar en ríos.

Pero son caros e intensivos en energía. También son difíciles de mantener en las zonas rurales donde el gobierno native no obtiene muchos ingresos.

Fui parte de un equipo de científicos dirigido por el investigador y profesor de gestión ambiental Paul Oberholsterque se propuso buscar una solución mucho más easy y verde en una pequeña ciudad en la provincia de Limpopo de Sudáfrica. Nuestra investigación encontrada Esas algas, los mismos organismos verdes a menudo descartados como escoria de estanque, podrían ofrecer una forma de bajo costo y baja tecnología para limpiar las aguas residuales domésticas.

El equipo insertado pequeñas microalgas En los estanques en el tratamiento de aguas residuales Motetema funciona en Limpopo. Las microalgas eliminaron los patógenos sin usar productos químicos o equipos mecánicos que funcionen con electricidad. Limpiaron las aguas residuales de 1 560 casas.

Este es un enfoque sostenible de bajo costo para el tratamiento de aguas residuales que puede mejorar la salud pública y el medio ambiente en las pequeñas ciudades, especialmente aquellos con infraestructura limitada y electricidad poco confiable. Y es especialmente importante encontrar formas de limpiar las aguas residuales que no cuestan mucho o usan electricidad porque el cambio climático aumenta el estrés hídrico y costos de energía en todo el continente.

Un enfoque basado en la naturaleza para las aguas residuales

El nitrógeno y el fósforo son nutrientes que se encuentran en los desechos humanos, los detergentes, los fertilizantes y el agua contaminada que sale de las grandes granjas a los ríos. Las aguas residuales no tratadas son una fuente importante de estos nutrientes. Cuando se acumulan en ríos o lagos, desencadenan el crecimiento excesivo de algas. A medida que las algas mueren y se descomponen, usan oxígeno en el agua. Esto hace que sea difícil o imposible que los peces y otras personas acuáticas sobrevivan y conduce a «zonas muertas» donde casi nada puede vivir.

Microalgas puede evitar esto. Su principal fuente de energía es ligera, y pueden crecer rápidamente si tienen suficiente. Esto ayuda a los aerobios, las bacterias que sobreviven y crecen solo en presencia de oxígeno en su entorno, a romper la materia orgánica, como los desechos humanos, los residuos de alimentos y otras sustancias biodegradables presentes en las aguas residuales.

En otras palabras, las algas proporcionan el oxígeno, y las bacterias hacen el trabajo pesado de limpiar las aguas residuales. Juntos, crean un sistema de tratamiento pure de bajo costo.

Este proceso no es nuevo. Las algas se han utilizado en estanques de tratamiento de aguas residuales en África del surel EE. UU., Europa, Asia central y India durante décadas.

Pero lo que distingue el proyecto Motetema es el uso de dos especies de algas de rápido crecimiento (Chlorella vulgaris y Chlorella protototecoides), seleccionado (después de probar docenas de cepas de algas) por su notable capacidad para absorber nutrientes como el nitrógeno y el fósforo de las aguas residuales.

El equipo quería asegurarse de que tuvieran suficientes microalgas para limpiar todas las aguas residuales. Por lo tanto, crecimos enormes cantidades en fotobiorreactores (tanques transparentes diseñados para proporcionar la mejor luz y condiciones para que crezcan algas). Piense en un fotobiorreactor como un invernadero de alta tecnología para plantas microscópicas, donde la luz, el dióxido de carbono y los nutrientes se controlan cuidadosamente para maximizar el crecimiento.

Luego, el equipo insertó las microalgas en los estanques de aguas residuales de la ciudad. Los resultados fueron notables. Después de un año, el sistema de tratamiento logró:

• Reducción del 99% en el amoníaco
• Reducción del 83% en el ortofosfato
• Reducción del 73% en el nitrógeno complete.

El amoníaco y el nitrógeno pueden ser tóxicos para los peces y la vida acuática. El fósforo (medido como ortofosfato) alimenta las flores de algas dañinas. Por lo tanto, fue genial ver que las microalgas los limpiaron.

En normal, entre el 73% y el 99% de los contaminantes clave fueron eliminados por las algas dentro de un año. Antes de esto, los estanques de tratamiento a menudo liberan efluentes al medio ambiente. Pero con la ficoremediación en su lugar, el agua tratada cumplió con los umbrales de seguridad ambiental y podría ser liberado sin causar daño.

Una solución arraigada en las realidades rurales

Motetema es una pequeña ciudad rural de alrededor de 11 000 personas. El sistema de aguas residuales consta de 12 grandes estanques de tratamiento. Un conjunto de seis estanques opera mientras el otro se limpia.

El sistema trata alrededor de 4.5 millones de litros de aguas residuales domésticas por día. Pero esta cantidad es casi el doble de lo que los estanques de tratamiento fueron diseñados originalmente para manejar, y el sistema de aguas residuales estaba luchando por hacer frente.

En Sudáfrica, las plantas de tratamiento de aguas residuales son Desactivado, subfinanciado y raramente ampliado Para hacer frente a los aumentos de la población. Muchas ciudades ya usan sistemas de estanques para el tratamiento de aguas residuales. Estos sistemas a menudo tienen un rendimiento inferior debido a los recortes de electricidad, un mantenimiento deficiente y presupuestos limitados para los productos químicos necesarios. También hay una falta de operadores calificados.

Pero las algas no necesitan salarios o poder. Con las cepas correctas, el cultivo easy y la inyección periódica en los estanques, estos pueden convertirse en sistemas efectivos de aguas residuales.

Otras áreas rurales podrían beneficiarse

La ficoremediación necesita tierra ya que cada estanque cubre casi 40 000 metros cuadrados. Eso lo hace supreme para ciudades rurales con espacio disponible. Las algas tardan al menos dos o tres semanas en limpiar las aguas residuales. Esto significa que los estanques también deben ser lo suficientemente grandes como para contener todas las aguas residuales de la ciudad para que las algas los limpien completamente.

Como cualquier sistema pure, la ficoremediación no está exenta de peculiaridades. En Motetema, el proyecto encontró:

• Un crecimiento excesivo de plgación de pato, una pequeña planta flotante de rápido crecimiento que a menudo se encuentra en superficies de agua estancadas. Esto bloqueó la luz photo voltaic necesaria para que las algas hicieran su trabajo.
• incendios forestales de temporada, que dañaron la tubería de biorreactor
• Surgidos de aguas residuales de la hora pico, que abrumaba brevemente el sistema
• acumulación de lodos, que redujo el volumen de espacio en el estanque y retrasó la purificación de las aguas residuales.

Estos son problemas manejables y resaltan que estos estanques naturales necesitarán cierto apoyo, incluida la adición de algas frescas y saludables de vez en cuando y mantenimiento básico.

Lo que debe pasar a continuación

Este modelo necesita apoyo de municipios y formuladores de políticas. Luego podría replicarse en miles de asentamientos rurales en África, donde las plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales son demasiado caras o difíciles de mantener.

La fycoremediación también desafía cómo pensamos en las aguas residuales. En lugar de tratarlo como una carga, se convierte en un recurso, algo que se puede limpiar y reutilizar para apoyar la agricultura, la piscicultura o incluso para recargar el agua subterránea.

Yolandi Schoeman, Universidad del Estado Libre

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