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Biorresiduos para limpiar aguas contaminadas con metales

Los residuos de animales o plantas, biomasas naturales, pueden degradar metales o contaminantes en aguas de minas o aguas industriales.

Muchos efluentes acuosos industriales, contaminados por metales, por ejemplo, los drenajes ácidos de la minería y de otras industrias (metalurgia, recubrimientos metálicos, combustibles, energía, fertilizantes, etc) pueden ser tratados con biorresiduos, procedentes del mundo animal o vegetal. Estas biomasas naturales muertas e inactivas tienen la capacidad de acumular metales mediante procesos de bioadsorción. Es sorprendente cómo la propia naturaleza tienes soluciones sostenibles para auto regenerarse.


Manuel García Roig, subdirector del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Agua (CIDTA), de la Universidad de Salamanca, desarrolla esta línea de investigación en sus laboratorios.


Como ejemplos de biorresiduos adsorbentes de metales disueltos en aguas residuales están los pelos de mamíferos y las plumas de aves, subproductos residuales de industrias como las del curtido, la producción de carne, los mataderos de pollos, las granjas avícolas, etc. En la mayoría de los casos, estas biomasas, compuestas por queratina prácticamente pura, la proteína más abundante del planeta, se queman o difícilmente se biodegradan en vertederos y no encuentran uso apropiado en procesos tecnológicos aplicados. Como la necesidad agudiza el ingenio, "en la India desde hace años utilizan el pelo, la queratina, de sus animales para hidrolizarlo por métodos físico-químicos y producir caldos nutritivo, de péptidos y aminoácidos, para alimentación animal”, explica Manuel G. Roig.


Otros ejemplos de biorresiduos industriales adsorbentes son:

a) los lignocelulósicos (paja de cereales, cortezas secas de árboles, cáscaras secas de frutos secos, de naranjas, huesos de aceitunas, etc), ricos en los biopolímeros celulosa y lignina.

 b) los exoesqueletos de artrópodos (crustáceos e insectos), procedentes de la industria del marisco y de la emergente industria de la cría de insectos, que están constituidos por proteínas, carbonato de calcio y mayoritariamente por quitina, el heteropolisacárido N-acetilpoliglucosamina, del cual se puede obtener fácilmente por desacetilación el quitosano, otro importante y muy utilizado biopolímero.

 c) las levaduras Saccharomyces cerevisiae exhaustas extraídas de los fermentadores de las fábricas de cerveza, constituidas por quitina y α (1,3) β-D-glucanos. 


Todos estos biorresiduos convenientemente pretratados y triturados, para limpiarlos y aumentar su superficie específica adsorbente, pueden servir de relleno de biorreactores para la descontaminación de metales de aguas residuales. De este modo, se logra dar un valor añadido a dichos subproductos industriales en el contexto más sostenible de la economía circular.

 

Proyecto BIOMETAl DEMO


Su experiencia más reciente viene del proyecto europeo Biometal DEMO (Biometal Demonstration plant for the biological rehabilitation of metal bearing-wastewaters), que buscaba nuevas biotecnologías para el tratamiento de aguas industriales contaminadas con metales (zinc, cobre, plomo, manganeso…). Desde un primer momento, la coordinación científica del proyecto se realizó desde el CIDTA, ya que la idea del proyecto nació en Salamanca, así como la formalización del consorcio de empresas e investigadores que participaron en la iniciativa. El presupuesto total fue de 4,3 millones de euros, de los que 2,9 procedieron de la Unión Europea y el resto fueron aportados por los socios.

 

 

“Este proyecto se desarrolló entre diciembre 2013 y diciembre 2017, y finalizando con la puesta en funcionamiento de una planta piloto en la mina portuguesa de São Domingos en el Algarve, otra planta piloto en Industrial Goñave, en Valladolid, que se dedica a los recubrimientos metálicos, una tercera en Endeka Ceramics SL en Vall D'alba (Castellón) y las dos últimas en Hidrolab, S.L. (Albacete). Estuvimos trabajando durante los dos últimos años del proyecto en cinco plantas en total, chequeando con aguas residuales industriales las diferentes biotecnologías que durante los dos primeros años habíamos estudiado y desarrollado a escala laboratorio con aguas residuales sintéticas y reales”. 


No obstante, las biotecnologías testadas funcionan bien cuando el nivel de contaminación no es demasiado elevado, en el rango de 1 a 80/100 ppm (mg/litro) de concentración global de metales. Pero cuando las concentraciones son mayores a 300 – 500 ppm, los bioadsorbentes van a saturarse pronto por lo que, en su lugar, conviene someter las aguas metalizadas a tratamientos secundarios físico-químicos activos, normalmente precipitación química por adición de bases, para eliminar los metales del agua residual, tratamientos que requieren consumo de energía, generando, además, grandes cantidades de lodos. Con estos tratamientos activos, todavía no se elimina toda la toxicidad. Por ello, en esa situación se requiere de algún tratamiento terciario, y es aquí donde pueden llegar a tener su protagonismo estos tratamientos biotecnológicos más sostenibles (bioprecipitación, bioadsorción de metales). 

 

Actualmente, la planta piloto de la mina del Algarve sigue funcionando, depurando las aguas de la mina y está siendo gestionadas por la depuradora municipal del municipio de São Domingos. 

 

Nueva convocatoria: GREEN DEAL


Basándose en el desarrollo y resultados del proyecto Biometal DEMO, el grupo de investigación de Manuel G. Roig, integrado en un consorcio europeo, se presenta a la nueva convocatoria europea Green Deal del Horizonte 2020, en el área temática Zero-pollution, toxic free environment. De concederse este proyecto, se utilizarán diferentes biotecnologias, entre ellas la biodegradación de contaminantes emergentes organohalogenados y el co-tratamiento por bioadsorción/adsorción de metales pesados/contaminantes emergentes, así como determinadas metodologías físico-químicas para la degradación (foto, electro-química y adsorción de los contaminantes emergentes más persistentes). En este nuevo proyecto, se utilizará, entre otras, la planta piloto de la mina de São Domingos, en el Algarve, con las mismas bacterias sulfato reductoras de Biometal, adaptándola para eliminar no sólo metales de aguas ácidas de mina, sino para simultáneamente biodegradar contaminantes emergentes de aguas contaminadas.
 

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