¿Es posible mejorar la calidad del agua en sistemas de acuicultura recirculante, garantizando la degradación de patógenos, contaminantes de preocupación emergente y genes de resistencia a antibióticos? Desde la Universidad Politécnica de Madrid se intenta dar una respuesta a esta pregunta. Un equipo multidisciplinar, dirigido por los investigadores Jorge Rodríguez Chueca y Patricia García Muñoz, desarrolla el proyecto de investigación nacional "Intensificación de tratamientos de agua en Sistemas de Acuicultura Recirculante a través de Procesos fotoasistidos de Oxidación Avanzada" (PID2021-128165OA-I00 (PHOTORAS) financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033), que tiene como objetivo el planteamiento y escalado de un método fotoquímico que garantice la eliminación de estos componentes nocivos.
Para lograr este objetivo, se ha partido de técnicas básicas de desinfección de agua residual, con el objetivo de intensificar su eficacia. Reactivos como el peróxido de hidrógeno, el ácido peracético, el hipoclorito de sodio o los oxidantes basados en azufre (peroximonosulfatos y persulfatos) aumentan su potencial de eliminación de estos contaminantes en presencia de luz UV-C. Este método homogéneo de tratamiento de aguas da lugar a procesos de oxidación avanzada (AOPs, por sus iniciales en inglés), en los que se generan especies muy oxidantes que provocan la degradación de estos componentes perjudiciales.
Además del uso de oxidantes convencionales, en el proyecto se aspira al desarrollo de un método heterogéneo de eliminación de contaminantes, basado en un proceso de fotocatálisis. En este tipo de sistemas, la radiación incide sobre un material semiconductor (el fotocatalizador) de superficie fotoactiva. Esta interacción entre luz y fotocatalizador activa una serie de mecanismos que generarán especies muy reactivas. La fotocatálisis es también un proceso de oxidación avanzada, con un gran potencial como método de degradación de los componentes nocivos que se estudian en este proyecto.
Por último, en el proyecto se marca como objetivo el escalado de estas técnicas, avanzando paulatinamente hasta la aplicación de estos procedimientos en sistemas reales de acuicultura recirculante. Por una parte, es clave garantizar la viabilidad de esta técnica en matrices reales de agua de piscifactoría, en la que se encuentran presentes cantidades variables de materia orgánica, sólidos en suspensión y especies nitrogenadas. Por otro lado, se plantea un escalado paulatino, desde pequeñas unidades a nivel de laboratorio a sistemas piloto en los que ya se emplea como matriz el agua real de piscifactoría. Se pretende culminar los ensayos en la piscifactoría de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Montes, Forestal y del Medio Natural, también perteneciente a la Universidad Politécnica de Madrid, en la que el método de tratamiento se probará en presencia de especímenes de trucha.
Los resultados preliminares de este proyecto son optimistas. La estudiante de Trabajo Fin de Máster Katherine Morales Castro ha verificado la capacidad de este proceso para eliminar patógenos (Escherichia coli y Enterococcus faecalis) y antibióticos (amoxicilina) en sistemas discontinuos a escala laboratorio, tanto en muestras de agua destilada y de acuicultura (simulada y real). Las pruebas realizadas en presencia de diversos oxidantes aplicando luz UV-C muestran que es posible la eliminación significativa de estos contaminantes. Por otro lado, se avanza en el desarrollo de los fotocatalizadores, habiéndose estudiado su rendimiento en la eliminación de antibióticos y microorganismos. Se han planteado, por otra parte, metodologías para su síntesis, así como de materiales de soporte para mejorar sus propiedades de superficie y su porosidad. Queda aún camino por recorrer hasta llegar a la optimización del proceso y su posterior escalado, pero se trata sin duda de resultados prometedores.
Finalmente, me gustaría aprovechar este artículo para presentarme como investigador predoctoral en la Universidad Politécnica de Madrid. Mi nombre es Pablo Santiago Espiñeira y desde septiembre de 2023 colaboro en este interesante proyecto. A lo largo de esta etapa, recogiendo el testigo de mis compañeros, mi trabajo consistirá en el desarrollo de los diferentes tratamientos que se han planteado, así como su adecuada optimización. Mi objetivo final, que no es otro que el del proyecto, es poder escalar esta tecnología a sistemas más complejos, con la mirada puesta en su aplicación, en un horizonte no tan lejano, en piscifactorías comerciales.
