Las plantas de tratamiento de aguas residuales tienen un problema de relaciones públicas: a las personas no les gusta pensar en lo que sucede con los desechos que tiran por los inodoros. Pero para muchos ingenieros y microbiólogos, estas plantas son un hervidero de avances científicos, lo que lleva a su organización comercial aproponer un cambio de nombre a "instalación de recuperación de recursos hídricos"
Esto se debe a que las aguas residuales de nuestros lavabos, inodoros, duchas y lavadoras se pueden convertir en productos valiosos con la ayuda de científicos y bacterias únicas, algunas de las cuales se descubrieron solo por casualidad en la década de 1990.
Estos recién llegados a la escena de la investigación, llamados bacterias anammox, son objeto de un nuevo estudio dirigido por Daniel Noguera y Katherine McMahon, profesores de ingeniería civil y ambiental en la Universidad de Wisconsin-Madison. Los resultados de su investigación se publicaron en eldiario Comunicaciones de la naturaleza .
El nombre de la bacteria refleja su función: convierte el amonio en gas nitrógeno en condiciones anaeróbicas sin oxígeno. Los investigadores y los operadores de plantas de tratamiento están entusiasmados con estos microbios porque tienen el potencial de ahorrar una gran cantidad de dinero.
"Poder eliminar el amonio anaeróbicamente es bastante importante porque aproximadamente el 50 por ciento del costo operativo de una planta de aguas residuales es bombear oxígeno al agua", dice Noguera. "Parte de este oxígeno es necesario para eliminar el amonio con el método convencional".
Pero las bacterias anammox no abordan su trabajo de forma aislada. Forman parte de una comunidad, compleja como el microbioma en nuestro intestino que descompone los alimentos y nos mantiene saludables de muchas otras maneras. Esta comunidad fue el tema delnuevo estudio
"Sabíamos muy poco sobre el papel de las bacterias que coexisten en gránulos de anammox", dice Noguera. "Por primera vez, nuestro estudio identificó niveles detallados de expresión génica en estos gránulos. Esto proporciona pistas importantes sobre lo que las bacterias anammox ysus parejas podrían estar realmente haciendo y cómo interactúan "
Estos socios se llaman heterótrofos, ya que dependen de la bacteria anammox, que son los productores primarios o autótrofos, como las plantas capaces de fotosíntesis, para convertir el dióxido de carbono atmosférico en carbono orgánico. Entre los resultados más interesantes del nuevoestudio son hipótesis para el intercambio de material bioquímico entre estos dos grupos de microbios.
Los heterótrofos reciben el carbono orgánico que necesitan para crecer de la bacteria anammox en forma de varias moléculas específicas, descubrieron los investigadores en el estudio. A cambio, los heterótrofos convierten el nitrógeno en una forma que las bacterias anammox requieren para crecer.
Una planta de tratamiento de aguas residuales convencional convierte el amonio, que es tóxico para los peces, en nitrógeno gaseoso y nitrato. El gas nitrógeno se libera a la atmósfera, mientras que el nitrato, un nutriente vegetal importante, permanece en el agua tratada. Regulaciones sobre la cantidadde nitrato que se puede liberar varía según el estado, pero el exceso de nitrato contribuye a la proliferación de algas en cuerpos de agua naturales, agotando los niveles de oxígeno para los organismos acuáticos.
Una ventaja adicional de la bacteria anammox, en comparación con el tratamiento convencional de aguas residuales, es que convierten una mayor cantidad de amonio en gas nitrógeno.
Los operadores de plantas de tratamiento ahora tienen que sopesar las ventajas de estos nuevos microbios frente a sus desafíos de implementación. Las bacterias Anammox crecen muy lentamente, demorando aproximadamente siete días en duplicarse. Y requieren ciclos de oxígeno y temperatura monitoreados de cerca, lo que aumenta la complejidad operativa.
Pero los reactores anammox no son la única opción para que la planta de tratamiento del futuro extraiga recursos valiosos de las aguas residuales. De hecho, algunas plantas ya producen más energía de la que necesitan para funcionar a partir del biogás que se forma durante la descomposición del material orgánico.
"Dentro de diez años, la planta de tratamiento típica probablemente se verá bastante diferente a la actual", dice Noguera. "Los recursos recuperados pueden no solo incluir agua limpia y energía, sino también una variedad de productos químicos, como fertilizantes y precursores de plásticosy fibras. Como parte de esta evolución, creo que los reactores anammox pronto se volverán convencionales ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Silke Schmidt. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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