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Desnitrificación: el proceso clave en sistemas RAS para evitar crecimiento de microalgas

Carlos Letelier-Gordo. Imagen: Daniella Balin, Salmonexpert.
Carlos Letelier-Gordo. Imagen: Daniella Balin, Salmonexpert.

Chile: Frente al aumento de sistemas RAS marinos, el tratamiento de los efluentes reconocido como el proceso end-of-pipe o tratamiento final de la tubería, se ha transformado en una temática sumamente relevante.  

Durante el Patagonic RAS 2018 de Biomar, Carlos Letelier-Gordo, investigador de DTU Aqua (Dinamarca), dirigió una presentación sobre “Avances en el tratamiento de efluentes de RAS marinos”.

El investigador dejó una invitación abierta a empresas chilenas o institutos de investigación para la generación de proyectos que permitan desarrollar o evaluar la aplicación de tecnologías  ligadas a la desnitrificación, remoción de fósforo y producción de biogas a escala industrial, con el fin de ofrecer a la industria chilena opciones costo-eficientes para el tratamiento de efluentes acuícolas buscando siempre la sustentabilidad de la industria acuícola.

Nitrógeno en los efluentes

Cada vez más sistemas RAS de agua salada están siendo construidos en tierra, es por esto que la industria debe ocuparse con mayor rapidez de los efluentes, reconocido como el proceso end of pipe o tratamiento final de la tubería.

“El 75% del volumen de los efluentes descargados viene de los tanques y biofiltros (RAS overflow) y el 25% del volumen restante se descarga a través del backwash de los biofiltros y filtros rotatorios cuyo flujo se denomina sludge flow. La mayor masa de nitrógeno (80%) es descargada a través del overflow, y en el caso del sludge flow, la mayoría de la materia orgánica (86%), fósforo (92%) y solidos suspendidos totales (92%), se descarga a través de este último”, comentó Letelier-Gordo.

Si se quiere remover nitrógeno se deberá tratar el oveflow y en el caso de materia orgánica, fósforo u sólidos suspendidos totales, se deberá tratar el sludge flow, todo esto con el fin de utilizar eficientemente los recursos”.

Carlos Letelier-Gordo.

Desnitrificación

La desnitrificación es un proceso en el cual el nitrato es transformado en un gas nitrógeno, y actualmente la única forma costo-económica en que se puede remover el nitrógeno del agua.

“Es necesario remover el nitrato del agua porque su eventual acumulación en cuerpos acuíferos puede fomentar el crecimiento de microalgas que provocan la eutrofización afectando la capacidad de carga de los cuerpos acuíferos receptores”, aclaró Letelier-Gordo.

El investigador expuso los resultados de la evaluación de dos sistemas de desnitrificación: mediante lodos activos (activated sludge system) y lodo granular (granular sludge).

Durante la primera semana de abril, Biomar impulsó el segundo workshop en sistemas de recirculación (Patagonic RAS).
Durante la primera semana de abril, Biomar impulsó el segundo workshop en sistemas de recirculación (Patagonic RAS).

Lodos activos

Es un sistema donde las bacterias viven libremente en flocs (aglomeraciones de bacterias con alta capacidad de sedimentación ) dentro del reactor.

Entre las ventajas de este sistema, destacó que no obstruyen los reactores, no hay mayor inversión en plásticos o biomedios que tienen un elevado precio y eventualmente se puede evitar la producción de ácido sulfhídrico, siendo este último uno de los grandes desafíos en los RAS marinos.

Su aplicación en el tratamiento de efluentes acuícolas no ha sido popular ya que comúnmente se dice que este sistema tiene altos costos energéticos, es más difícil de operar y requiere un gran tamaño de reactor). 

Mientras que de acuerdo con Letelier-Gordo, “los resultados de los experimentos expuestos mostraron lo contrario, siendo un sistema fácil de operar que no produce lodos, al contrario, se reducen, y en comparación con estudios basados en sistemas que utilizan biomedios para desnitrificación el sistema de lodos activos demostró una mayor remoción de nitrato por volumen de reactor”.

Carlos Letelier-Gordo es investigador en DTU Aqua, Instituto Nacional de Recursos Acuáticos de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU).
Carlos Letelier-Gordo es investigador en DTU Aqua, Instituto Nacional de Recursos Acuáticos de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU).

Lodo granular

En este sistema existe un conjunto de bacterias que crecen formando comunidades en forma de gránulos.

Entre las ventajas del lodo granular, destaca que es un proceso que no requiere biomedios, hay una mayor biomasa bacterial en un menor volumen y procesos simultáneos que pueden ocurrir en un mismo reactor por ejemplo nitrificación y desnitrificación, existiendo una mayor sinergia entre las comunidades bacterianas

“Una de las desventajas puede ser la dificultad en formar los gránulos, pero los resultados del experimento demostraron que esto es factible en un periodo de 50 días. Se requieren más estudios para saber qué tan robustos son estos gránulos frente a cambios repentinos en la calidad del agua”, explicó el investigador.

Conclusión

Para Letelier-Gordo, ambos sistemas (lodos activos y lodo granular) se muestran como serios candidatos para ser utilizados en el procesos de desnitrificación en el end-of-pipe treatment o en el sistema RAS, debido a su mayor capacidad volumétrica de desnitrificación, menor tasa de retención hidráulica (velocidad del reactor) y menor footprint (tamaño del reactor), en comparación con sistemas de biomedio convencionales.

“Los estudios a futuro buscarán como optimizar el lodo acuícola descargado para reemplazar el carbono externo (metanol) que se requiere para el proceso de desnitrificación. Esto con el fin de reducir los costos del proceso y lograr la reducción de lodo acuícola descargado y nitrato (nitrógeno) al mismo tiempo”, dijo el investigador de la firma danesa DTU Aqua.