Laura Pastor, Ingeniera Química y Doctora en Ingeniería Química por la UPV, es un ejemplo claro de cómo España no ha dejado escapar el talento al extranjero. Tras dos becas de investigación en la Universitat de Valencia y un contrato de investigación en la UPV, siempre relacionado con el sector y el mundo del agua, Laura llegó, en julio de 2008, a DAM como responsable del Departamento de Investigación y Desarrollo. Después de varias publicaciones, ponente en diversos congresos, y un trabajo constante, Laura es hoy noticia, junto a su equipo, por la patente para un sistema de eliminación bacteriana del nitrato en aguas residuales.
Pregunta - ¿En qué consiste el sistema de eliminación bacteriana del nitrato en aguas residuales patentado por DAM?
Este sistema se basa en la eliminación de nitrógeno basado en electrogénesis microbiana y el diseño de un nuevo tipo de electrodo instalable de forma directa en plantas depuradoras.
Existen organismos, concretamente bacterias, capaces de ser estimuladas utilizando electrodos de un material conductor de la electricidad para que trabajen de la forma que nos interese y de forma más rápida.
El sistema se basa en la eliminación de nitrógeno basado en electrogénesis microbiana y el diseño de un nuevo tipo de electrodo instalable de forma directa en plantas depuradoras
En función de en qué proceso nos encontremos, los microorganismos electrogénicos pueden bien transferir electrones con la consiguiente producción de corriente o bien aceptar electrones y consumir corriente. De esta manera, encontraremos la utilidad en utilizar a estos microorganismos para una u otra función en la depuración: para eliminar materia orgánica, para eliminar nitratos, etc.
En el trabajo específico desarrollado por DAM junto con IMDEA Agua y el CENTA dentro del proyecto AQUAELECTRA estos microorganismos electrogénicos aceptan electrones que reciben de un electrodo al que aplicamos un pequeño potencial eléctrico con el objetivo de eliminar los nitratos presentes en el agua y convertirlos en nitrógeno gas.
P. - ¿Qué aspectos positivos se consiguen mediante la utilización de este sistema en aguas residuales?
La eliminación de nutrientes de las aguas es un proceso basado en convertir, mediante reacciones biológicas, las formas solubles del nitrógeno en gas nitrógeno. El último paso de este tratamiento requiere de un compuesto donador de electrones que, de no estar presente en el agua, precisa de su adición externa en forma de metanol. La electrogénesis microbiana aporta una novedad en el proceso ya que esta última reacción se realiza mediante el uso de una corriente eléctrica que “alimenta” de electrones a los microorganismos presentes en la aguas.
Las ventajas del fenómeno de desnitrificación electrogénica frente al tratamiento clásico es la posibilidad de eliminar el nitrógeno sin la necesidad de añadir materia orgánica externa y, además, la reducción en la generación de fangos.
La electrogénesis microbiana aporta una novedad en el proceso
Con el desarrollo de este proyecto aportamos un diseño de reactor y electrodo que permite acoplar la electrogénesis a cualquier reactor ya construido.
P. - Aparte de en aguas residuales, esta nueva patente ¿tiene o podría tener aplicaciones en otros usos?
La patente protege su uso en la eliminación de nitratos, pero el concepto podría tener utilidad en otras aplicaciones futuras. Al fin y al cabo, el sistema facilita un mecanismo que ya ocurre en las bacterias del agua, el de tener una comunicación redox con materiales conductores de la electricidad.
P. - Una de las ventajas de este sistema es que evita la adición de metanol y reduce la producción de fangos, ¿se puede cuantificar en qué medida se reduce respecto a los sistemas “tradicionales” o anteriores a esta patente?
El grado de reducción depende las condiciones de operación, de la carga orgánica del agua, pero en términos generales podemos decir que el rendimiento en biomasa de las bacterias electroactivas es varias veces menor que el de microorganismos que obtienen su energía del metabolismo de la materia orgánica. En cuanto a la adición de metanol, en el caso de ser necesaria, se reduciría al 100% con el empleo de este sistema.
P. - La aplicación de esta invención a escala real se está desarrollando en las instalaciones de CENTA en Carrión de los céspedes (Sevilla) ¿cuáles son las primeras impresiones sobre la marcha de esta aplicación?
Efectivamente el proyecto AQUAELECTRA, del que nace este trabajo, ha sido desarrollado tanto a escala de laboratorio como en las instalaciones de CENTA. Los primeros resultados obtenidos han sido muy prometedores y han permitido confirmar la viabilidad de la tecnología en el tratamiento de aguas residuales, cuya aplicación aportaría las ventajas previamente mencionadas.
P. - ¿Cuándo podría llegar esta patente a usarse en aguas residuales a gran escala?
En la actualidad se están realizando ensayos encaminados a acortar los plazos para el salto de escala. No obstante, el desarrollo de una tecnología tan innovadora, que requiere incorporar el mundo de la electroquímica al de la biología, precisa un desarrollo meticuloso con nuevas variables de operación a tener en cuenta.
P. - La patente se enmarca dentro del proyecto Aquaelectra ¿en qué consiste este proyecto y por qué es importante?
En la actualidad se están realizando ensayos encaminados a acortar los plazos para el salto de escala
AQUAELECTRA es un proyecto dentro del programa de colaboración público-privada INNPACTO financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad. Esta iniciativa, pionera en España, pretende la adaptación de las Tecnologías Electroquímicas Microbianas (MET en sus siglas en inglés, Microbial Electrochemical Technologies) a los diseños ya existentes en las plantas de tratamiento de aguas. El proyecto utiliza microorganismos anaerobios con bajo rendimiento celular, que al trabajar bajo condiciones electrogénicas minimizan, aún más, la producción de fangos y, por tanto, el coste derivado de su gestión.
El consorcio está integrado por IMDEA-Agua (grupo Bioelectrogénesis), la Fundación Centro de las Nuevas Tecnologías del Agua (CENTA) y las empresas especializadas en aguas EUROESTUDIOS −encargada de la coordinación del proyecto−, JOCA y Depuración de Aguas del Mediterráneo (DAM). AQUAELECTRA está financiado mediante Fondos FEDER a través del subprograma INNPACTO del Ministerio de Economía y Competitividad.
La convocatoria INNPACTO financia proyectos en cooperación público-privada entre organismos de investigación y empresas, para la realización de proyectos de I+D+i orientados hacia productos explotables basados en la demanda. Con estos proyectos se pretende crear empresas innovadoras, orientar la actividad de empresas ya existentes hacia la actividad innovadora, movilizar la inversión privada, generar empleo y mejorar la balanza tecnológica del país.
