Un estudio reciente ha demostrado que el tratamiento de aguas residuales en sistemas de acuicultura recirculante (RAS) puede mejorarse significativamente mediante el uso de microalgas Chlorella vulgaris inmovilizadas en una matriz sólida, específicamente alginato, optimizada mediante técnicas de machine learning.
La investigación ha sido realizada por un equipo internacional de científicos de la Universidad Normal de Beijing en China y el Instituto de Investigación del Agua del Consejo Nacional de Investigaciones (ISRA-CNR) de Italia. Los resultados revelan que Chlorella vulgaris, una microalga conocida por su capacidad de purificación, puede ser optimizada en términos de crecimiento y eficiencia a través de parámetros clave como la intensidad lumínica y la concentración inicial de células.
El uso de iluminación continua, según el estudio, ha permitido no solo una mayor purificación del agua, sino también una reutilización más efectiva de la biomasa generada. Además, la simbiosis entre microalgas y bacterias ha sido identificada como un factor clave en la asimilación de carbono y nitrógeno, favoreciendo la producción de lípidos y almidón en las microalgas, lo que a su vez mejora la eficiencia del tratamiento de aguas residuales.
Entre los hallazgos más destacados del estudio, se encuentra la capacidad del sistema para recuperar recursos valiosos de las aguas residuales, incluyendo biomasa rica en proteínas y lípidos, así como fósforo en forma de estruvita y alginato, materiales que pueden ser reutilizados en futuros ciclos de tratamiento. Se ha determinado que la biomasa recuperada alcanzó los 1,94 gramos por litro, con un contenido de proteínas del 47% y lípidos del 26,23%, lo que demuestra un alto valor nutritivo y energético.
Además, la recuperación de fósforo en forma de estruvita - un mineral compuesto principalmente de fosfato de amonio y magnesio - que se forma durante el tratamiento del agua de cultivo fue de un 64,79%, mientras que el alginato, utilizado como matriz de inmovilización, fue recuperado en un 79,52%, subrayando la viabilidad económica y sostenible del proceso.
En términos de calidad del agua, se ha observado que la concentración de amonio en el efluente se mantuvo en 0,60 miligramos por litro bajo condiciones de iluminación continua, con niveles de nitrito y nitrato también controlados eficazmente. Asimismo, la eficiencia en la eliminación de carbono orgánico disuelto alcanzó hasta un 60% en condiciones de iluminación cíclica, lo que evidencia la efectividad del sistema en la purificación del agua y la gestión sostenible de los recursos en la acuicultura.
Estos resultados, según los investigadores, subrayan la viabilidad económica y ambiental del uso de microalgas inmovilizadas en el tratamiento de aguas residuales, proponiendo una solución sustentable y eficiente para la industria acuícola.
Aplicaciones en acuicultura
La tecnología desarrollada en el reciente estudio sobre el uso de microalgas inmovilizadas ha sido diseñada para su aplicación en una amplia gama de instalaciones acuícolas, tanto en agua dulce como en agua marina. Se ha comprobado que la Chlorella vulgaris, la microalga central en esta investigación, posee la versatilidad necesaria para adaptarse a diferentes condiciones de salinidad, lo que la convierte en una solución eficaz en diversos entornos acuáticos.
En las instalaciones de agua dulce, la capacidad de las microalgas para asimilar nitrógeno y fósforo ha sido destacada como un método crucial para el control de nutrientes, previniendo así la acumulación de compuestos potencialmente dañinos para las especies acuáticas. Asimismo, se ha señalado que la biomasa generada, rica en proteínas y lípidos, puede ser reutilizada, lo que aporta un valor añadido dentro de las operaciones acuícolas.
Por otro lado, en los sistemas de acuicultura en agua marina, la tecnología ha sido adaptada para manejar condiciones de alta salinidad, permitiendo un manejo eficiente de los nutrientes esenciales para la salud de las especies marinas. Se ha enfatizado que, mediante el uso de microalgas, es posible no solo mejorar la calidad del agua, sino también optimizar la recuperación de recursos, lo que refuerza la sostenibilidad de estas instalaciones.
Este avance ha sido reconocido por su capacidad para ofrecer una solución integral en la gestión de aguas residuales y la recuperación de recursos, aplicable a una diversidad de sistemas de acuicultura, independientemente del tipo de agua utilizada.
Referencia:
Shuqian Cheng, Xiaolei Liu, Carlo Pastore, Luigi di Bitonto, Anjie Li. Low-carbon wastewater treatment and resource recovery of recirculating aquaculture system by immobilized chlorella vulgaris based on machine learning optimization. Bioresource Technology, Volume 408, 2024, 131208, ISSN 0960-8524
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