Biotecnología ambiental aplicada al tratamiento de efluentes

La biotecnología ambiental es la base del tratamiento de efluentes en la mayoría de las plantas industriales y municipales del país. Aprovecha microorganismos, enzimas y procesos biológicos para transformar contaminantes en compuestos inocuos, con un costo operativo muy inferior al de cualquier alternativa puramente química. Conocer también sus límites es lo que permite diseñar un tren que cumpla realmente con la normativa de vertido: el punto donde la vía biológica se agota, la DQO recalcitrante que ningún reactor degrada, se resuelve por oxidación química y no ampliando el volumen del reactor.

Qué es la biotecnología ambiental

Se denomina así al conjunto de procesos que emplean organismos vivos o sus productos metabólicos para degradar contaminantes, recuperar recursos o reemplazar operaciones químicas por vías biológicas. En tratamiento de agua se traduce en tres grandes familias:

• Procesos aeróbicos: lodos activados, lechos percoladores, reactores de biopelícula y reactores secuenciales. Degradan materia orgánica biodegradable con aporte de oxígeno.
• Procesos anaeróbicos: digestores y reactores de flujo ascendente que estabilizan cargas orgánicas altas y generan biogás.
• Biorremediación: recuperación in situ de suelos y cuerpos de agua contaminados mediante la actividad microbiana.

El papel de los microorganismos

Los microorganismos son los recicladores originales de la naturaleza. Su capacidad para descomponer compuestos complejos en moléculas simples permite degradar aceites, grasas y una amplia gama de compuestos orgánicos, transformándolos en biomasa, dióxido de carbono, metano y agua. En un reactor biológico bien operado, esa comunidad microbiana es el verdadero equipo de proceso.

Hasta dónde llega el tratamiento biológico

Un reactor biológico remueve con eficiencia la fracción biodegradable de la carga orgánica. Fuera de ese dominio, el rendimiento cae o el proceso directamente falla:

• Compuestos recalcitrantes: hidrocarburos aromáticos policíclicos, fenoles clorados, pesticidas, fármacos y alteradores endocrinos resisten la degradación biológica en los tiempos de retención habituales.
• Metales pesados: no se degradan. Se acumulan en el lodo y condicionan su disposición final.
• Toxicidad e inhibición: picos de cianuros, sulfuros, metales o solventes inhiben la biomasa y pueden colapsar el reactor por semanas.
• Relación DBO/DQO baja: cuando buena parte de la DQO no es biodegradable, el efluente sale fuera de norma aunque el reactor funcione bien.
• Temperatura y nutrientes: la actividad cae con el frío y se detiene si falta nitrógeno o fósforo en la proporción adecuada.

Cómo se complementa con tecnología fisicoquímica

La combinación habitual no enfrenta lo biológico con lo fisicoquímico: los encadena, cada uno en el tramo donde es más eficiente. En efluentes con grasas y aceites el primer eslabón suele ser la flotación por aire disuelto, que retira esa fracción flotante antes de que entre al reactor biológico y sobrecargue a la biomasa.

• Antes del reactor, para quitar lo que inhibe a la biomasa: Titansorb®, adsorbente de dióxido de titanio específico para arsénico y metales pesados sin lixiviación; Catalytic Carbon® para cianuros, fenoles, metales y orgánicos disueltos.
• Después del reactor, sobre la DQO no biodegradable que queda: la línea de oxidación avanzada de Watch Water® y el sistema RED-OXY®, que integra oxidación, adsorción y filtración en un solo proceso y actúa sobre hidrocarburos, pesticidas, farmacéuticos y materia orgánica refractaria.
• En el pulido final, el tren Katalox Light® seguido de Catalytic Carbon® es el esquema de tratamiento terciario recomendado para reúso de efluentes tratados.

Recuperación de cuerpos de agua

Cuando una laguna, un reservorio o una pileta de decantación entra en anoxia, la comunidad microbiana aeróbica desaparece y el sistema se vuelve séptico. Restablecer las condiciones aeróbicas es la precondición para que la vía biológica vuelva a funcionar:

• GREEN-OXY® es una fuente sólida de oxígeno que se asienta en el fondo y oxida sedimentos y fango, restableciendo condiciones aeróbicas en el lecho.
• OXYSORB® combina oxidación y adsorción con liberación de oxígeno de hasta un año, y adsorbe el 99% del fósforo y del nitrógeno, los nutrientes que alimentan la eutrofización.
• RED-OXY® 3C es un granulado premezclado para aplicar directamente sobre cuerpos de agua contaminados, con dosis máxima de 30 g/m³.

Cómo implementarlo en su planta

1. Caracterizar el efluente: DBO, DQO, relación de biodegradabilidad, nutrientes, metales y compuestos inhibidores. Sin ese dato, cualquier diseño es una apuesta.
2. Definir el límite de vertido a cumplir y trabajar hacia atrás desde allí.
3. Segregar corrientes que aporten toxicidad o cargas puntuales, en lugar de diluirlas en el efluente general.
4. Capacitar al personal de operación: un reactor biológico se gobierna con microscopía, edad del lodo y oxígeno disuelto, no solo con caudalímetros.
5. Monitorear y ajustar: la comunidad microbiana cambia con la estación, con el producto que se fabrica y con la carga.

Para la línea de barros que genera todo proceso biológico, vea el artículo sobre componentes y tratamiento del lodo.

Diseñemos su tren de tratamiento

GWC representa a Watch Water® GmbH en Argentina y acompaña el diseño, la ejecución y el mantenimiento de plantas de tratamiento de efluentes en minería, petróleo y gas, industria, municipios y agro. Envíe la caracterización de su efluente y el límite de vertido a cumplir. Si la relación DBO/DQO ya anticipa que una parte de la carga no va a ceder en el reactor, conviene dimensionar en paralelo la etapa de oxidación para la DQO refractaria.

Solicitar asesoramiento técnico

Fuentes consultadas

• Biotechnology Innovation Organization
• Organización Mundial de la Salud
• US Environmental Protection Agency