Como en tantos otros ámbitos, en el campo del tratamiento de las aguas residuales asistimos a un cambio radical de paradigma. De ser las depuradoras instalaciones generadora de residuos y consumidoras de energía, se está pasando, paulatinamente, a su transformación en centros de recuperación y generación de recursos, modificando incluso su denominación clásica por la de Biofactorías.
En definitiva, transitamos inexorablemente de un modelo lineal, a otro de economía circular.
Como Médico del Agua vengo observando con sumo interés estos cambios y no dejan de fascinarme las sorprendentes coincidencias de estas nuevas biofactorías con nuestro propio aparato digestivo.
Sorprendentes coincidencias de las biofactorías con nuestro aparato digestivo
Estimado lector, le propongo que emprendamos juntos un recorrido anatómico para analizar estas coincidencias y, agárrese bien, pues le aseguro que vienen emociones fuertes.
Comenzando por el principio, en una depuradora las aguas residuales a tratar descargan en la obra de llegada, a partir de la cual se suceden los procesos físicos, químicos y biológicos, que tienen lugar en los tratamientos de depuración.
En el caso de nuestro aparato digestivo, el papel de obra de llegada lo interpreta la boca, pasando por la misma todo lo que se va a someter a digestión.
Las obras de llegada de las depuradoras están provistas de un aliviadero, que permite derivar al exterior los caudales superiores a los de diseño. Nuestro aparato digestivo, en caso de superar su capacidad de tratamiento, hace uso de la propia boca como aliviadero, para descargar al exterior los excesos provocados por la gula. Excesos que hacen un recorrido rápido y en sentido inverso al de su llegada.
Tras la obra de llegada comienza el pretratamiento, con sus clásicas etapas de desbaste, desarenado y desengrasado y, en ocasiones, dilacerado. Pues bien, en nuestra cavidad bucal contamos con una potente herramienta de dilacerado, la dentición, que mediante la masticación, va reduciendo el tamaño de lo ingerido a partículas más pequeñas. La parte superior de la faringe actúa a modo de reja de desbaste, dejando pasar tan sólo a las partículas con un tamaño menor a su luz de paso y rechazando a la mayores, que son sometidas de nuevo a dilacerado, hasta alcanzar el tamaño adecuado.
Con relación al desarenado, al igual que en los sistemas de saneamiento separativos, en nuestro aparato digestivo no es necesario.
Del desengrasado hablaremos posteriormente, pero adelantamos que no se eliminarán las grasas, sino que se aprovecharán convenientemente, como corresponde a una biofactoría.
En la boca no solo tienen lugar procesos de naturaleza física, sino que en ella dan comienzo los procesos enzimáticos, que tanta relevancia van a tener a lo largo de la mayor parte del tracto digestivo. En este caso, las enzimas segregadas por las glándulas salivales (amilasas), catalizan la hidrólisis del almidón presente en los productos ingeridos.
El producto resultante de esta etapa de pretratamiento (bolo alimenticio), pasa a través de la faringe. En esta zona se ubica una válvula de clapeta (epiglotis), que impide que el bolo pueda pasar al aparato respiratorio, a través de la laringe. ¡Cosas de la naturaleza, siempre tan sabia y ahorradora, compartiendo tuberías para dos actividades tan básicas para nuestras vidas, como son la respiración y la digestión!
En las depuradoras de aguas residuales, al pretratamiento le suele seguir el tratamiento primario, que puede basarse tanto en procesos físicos, como fisicoquímicos. En nuestro aparato digestivo, este tratamiento primario tiene lugar en el estómago. En este reactor, que opera con Tiempos de Retención Hidráulica (TRH) de 2-4 horas, tiene lugar un enérgico tratamiento enzimático a pH ácido (3,5-4,0) que, principalmente, descompone las proteínas con la ayuda de la enzima pepsina.
El estómago alimenta, de forma controlada y regulada, al intestino delgado, conducto de 6-7 m de longitud, que opera con TRH de 2-3 horas, y en el que se distinguen dos zonas claramente diferenciadas. En la primera (duodeno) continúan los tratamientos enzimáticos con la adición de nuevos reactivos procedentes del páncreas, hígado y vesícula biliar, que ayudan a descomponer las proteínas, grasas, carbohidratos y ácidos nucleicos, en aminoácidos, monosacáridos, ácidos grasos y glicerol, y en nucleótidos, respectivamente. La descomposición de las grasas en sus unidades básicas, da respuesta a la operación de desengrasado, de la que hablamos anteriormente.
La siguiente zona del intestino delgado se centra en la absorción de estos componentes más simples, a través de sus paredes y hacia el torrente sanguíneo, para hacerlos llegar a todas las células del cuerpo. Esta etapa es comparable a los tratamientos mediante membranas, que cada vez son de más aplicación en la depuración de las aguas residuales.
Tras su paso por este intestino, la mayor parte de los nutrientes y hasta el 90% del agua, presentes en lo ingerido, ya han sido absorbidos por el torrente sanguíneo.
Como última etapa de nuestro sorprendente viaje anatómico llegamos al intestino grueso, conducto de 2,2-2,6 m de longitud y que opera con TRH de 10 horas a varios días (especialmente en Navidad), y que guarda una gran semejanza con la línea de lodos de una depuradora.
Para estabilizar los lodos en exceso que se generan en las depuradoras de mayor tamaño, se suele recurrir a someterlos a una digestión anaerobia, en el rango mesofílico de temperatura, que da lugar a unos lodos estabilizados y a la producción de biogás.
En nuestro aparato digestivo, es el intestino grueso, donde prácticamente comienza la participación bacteriana en el proceso de digestión, acogiendo en su primera parte (colon) a más del 95% de la microbiota humana y alcanzándose en él concentraciones de 10 elevado a 11-10 elevado a 12, bacterias por mililitro de contenido.
Esta participación bacteriana, vía digestión anaerobia, también genera “biogás humano”, a razón de unas 14 “dosis” diarias a nivel del mar, que se incrementan con la altitud, y que presentan un contenido en metano menor que el biogás de la digestión anaerobia de lodos (10% frente al 60-70%) y un mayor contenido en nitrógeno (de hasta el 90%), como consecuencia del aire ingerido durante la deglución de los alimentos.
El digestato resultante de esta digestión es empleado en parte por las propias bacterias que proliferan en este intestino, mientras que ciertos compuestos valiosos (caso de la vitamina K), son absorbidos a través de las paredes de este intestino hacia el torrente sanguíneo.
La temperatura a la que operan los digestores de lodos en las depuradoras (35-37 ºC), también es muy similar a la que se da en el interior de nuestro intestino grueso. Una semejanza más, que no debe sorprendernos, pues al fin y al cabo, las bacterias que “trabajan” en estos digestores proceden de nuestro intestino grueso.
¿No le recuerda el comportamiento de este intestino a los fundamentos en los que se basan los Biorreactores Anaerobios de Membrana (AnMBR), que en la actualidad asisten a un notable desarrollo en el tratamiento de las aguas residuales?
Por último, el agua remanente en el material digerido tras su paso por el intestino delgado, se va absorbiendo en el grueso (deshidratación de lodos), hasta dar lugar a las heces, qué, una coincidencias más, en condiciones normales presentan un contenido en humedad (80%), similar al que logramos con los equipos de deshidratación de lodos que empleamos en nuestras depuradoras.
En más de una ocasión, contemplando el aspecto de los lodos a la salida de una centrífuga, no he podido evitar preguntarme, si en nuestra forma actual de depurar las aguas residuales, no estamos convirtiendo en “mojón”, lo que antes fue mojón. ¡Escatológico, pero conciso!
Los nutrientes absorbidos en este maravillo proceso de la digestión llegan, a través del torrente sanguíneo a todas las células de nuestro cuerpo, para su alimento y para generar la energía, que nos mantiene operando en régimen mesofílico.
Si como se indicaba al comienzo, los objetivos básicos de las biofactorías se centran en la recuperación y generación de recursos, ¿conoce usted una biofactoría más eficiente que nuestro propio aparato digestivo?
¿Conoce una biofactoría mas eficiente que nuestro propio aparato digestivo?
RESUMIENDO: TRATAMIENTOS ENZIMÁTICOS, PROCESOS ANAEROBIOS, MEMBRANAS… ¿SERÁ ASÍ LA BIOFACTORÍA DEL FUTURO?
P.D. 1.- Estimado lector, espero que este presente de Fin de Año le haya resultado cuanto menos curioso. Si quisiera corresponderme, lo tiene bien sencillo, pues con pinchar en el corazón azul del comienzo, me motivará para seguir imaginando nuevas historias del mundo del agua.
P.D. 2.- La fotografía de la portada (la redonda, claro), se corresponde con la depuradora Sur de Granada, que ya opera bajo el concepto de biofactoría.
P.D. 3.- Agradezco a mis dos Dianas los aportes, que como profesionales en la materia, me han hecho en lo referente a la parte anatómica del post.
