Juan Gabriel Sánchez Novoa
Bioprocesos de aguas contaminadas del Canal Bancalari, cuenca del Río Reconquista utilizando una cepa autóctona de Chlorella vulgaris inmovilizada en alginato dentro de estructuras 3D.
Tesis de Licenciatura en Ciencias Ambientales.
Universidad del Salvador, Facultad de Historia, Geografía y Turismo, Buenos Aires, Argentina.
Correspondencia: juangabrielsancheznovoa@gmail.com
La mayoría de los ríos y arroyos de las principales cuencas que drenan el Área Metropolitana de Buenos Aires (AMBA) se encuentran muy modificados, con canalizaciones, rectificaciones, desviaciones, y entubamientos parciales o totales (Ambrosino et al. 2004; Atlas Ambiental de Buenos Aires, 2010) y un alto grado de contaminación industrial, cloacal, doméstico y rural (Magdaleno et al. 2001; Castañé et al. 2006; Fernández Cirelli & Ojeda 2008). En respuesta a estas alteraciones, los cuerpos de agua presentan una reducción en los niveles de oxígeno disuelto y un aumento en los niveles de nutrientes, particularmente nitrógeno, fósforo y metales pesados (Dhote 2007; Dhote & Dixit 2007; Magdaleno et al. 2014; Agencia de Protección Ambiental, 2019). La descarga de aguas residuales domésticas e industriales no tratadas en cuerpos acuáticos representa una seria amenaza de eutrofización, lo que lleva a una lenta degradación de los recursos hídricos (Olguin 2003) por la pérdida de especies y servicios ecosistemicos. Por lo tanto, se hace necesario reducir la carga de nutrientes de los efluentes antes que lleguen al cuerpo de agua receptor.
En los últimos años, se han desarrollado varios métodos físicos, químicos y biológicos para el tratamiento de aguas residuales; entre estos, la ficorremediación que puede ser definida como el uso de microalgas para la remoción o biotransformación de contaminantes, incluyendo nutrientes y xenobióticos de las aguas residuales y retención de CO2 del aire (Olguin 2003). Las microalgas son de gran interés en el campo de la biotecnología, a expensas de la energía solar, convierten el CO2 en metabolitos valiosos. Entre estos productos y subproductos se puede obtener biocombustibles y sustancias nutritivas aptas para consumo como alimentos o suplementos dietarios, cosméticos y productos farmacéuticos. Además, dado que las microalgas son sensibles a diversos contaminantes, se han utilizado para diseñar biosensores para la evaluación de la calidad del medio ambiente acuático (Lode et al. 2015). El alga verde Chlorella vulgaris es una de las más usadas en el tratamiento de aguas contaminadas por su rápido crecimiento, tolerancia a xenobióticos y eficiente remoción de nutrientes (Salgueiro et al. 2016).
Para la mayoría de las aplicaciones en ficorremediación, las microalgas se cultivan en suspensión. Sin embargo, distintas formas de inmovilización han sido estudiadas en los últimos tiempos (Bashan et al. 2002; Bashan & Bashan 2008; Krujatz et al. 2015) el atrapamiento de células vivas en distintos tipos de soportes como el alginato, el agar, la celulosa entre otros. Por su parte, el alginato es una matriz de polisacáridos que ha sido de gran utilidad en el campo biotecnológico por su utilidad para la elaboración de cápsulas esféricas, comúnmente denominadas “perlas” que además de proporcionar protección a las células y mantener su capacidad de multiplicación, facilitan la manipulación y recuperación tras el período de biorremediación en el sitio contaminado. (Trentini et al. 2017). Sin embargo, las perlas de alginato con el alga pueden ser predadas por la fauna presente en estos cuerpos de agua a remediar (aves, peces, larvas de insectos, entre otros). Debido a ello, se plantea otro problema a solucionar en el desarrollo del proceso de biorremediación en espacios abiertos. En el presente trabajo se probará un dispositivo 3D impreso en ácido poliláctico (PLA) que posee la capacidad de ser un material sólido y biodegradable siendo amigable con el medio ambiente que proteja a las algas de la posible predación y permita el contacto entre las células inmersas en alginato y agua contaminada para llevar a cabo el proceso de biorremediación en geoceldas, definidas como sistemas de estanque abierto naturales o artificiales para el cultivo de microalgas (The National Academy of Science 2012).
La presente investigación tuvo como objetivo profundizar el conocimiento de la eficiencia y dinámica de remoción de nutrientes por una cepa autóctona de Chlorella vulgaris inmovilizada en alginato dentro de estructuras 3D para determinar su efectividad y aplicabilidad en el manejo y rehabilitación de sistemas acuáticos contaminados. El área de estudio se ubicó en el Canal Bancalari (Cuenca del Río Reconquista) en la provincia de Buenos Aires - Argentina en la estación de bombeo N° 9 que posee la autoridad de la cuenca UNIREC (Unidad de Coordinación del Proyecto Río Reconquista). La investigación se realizó en 3 etapas, la primera etapa (Ensayo 1) consistió en el cultivo y aclimatación a las características fisicoquímicas del agua del canal, en condiciones controladas de laboratorio de C. vulgaris inmovilizada en “perlas” de alginato. La segunda etapa (Ensayo 2) se realizó el montaje “in-situ” en condiciones no controladas de geoceldas con C. vulgaris inmovilizada en alginato dentro estructuras 3D. Se realizaron 3 tratamientos por triplicado: Tratamiento Chlorella (G-Chl): geoceldas conteniendo algas inmovilizadas en dispositivos 3D; Tratamiento alginato (G-Al): geoceldas conteniendo dispositivos 3D con solo alginato sin algas y Tratamiento control (G-Ctrl): geoceldas conteniendo solo agua del canal. La tercera etapa (Ensayo 3) se evaluó el efecto biorremediador de las microalgas inmovilizadas en alginato dentro estructuras 3D en condiciones controladas de laboratorio en un biorreactor tipo tanque agitado (Minifors, Infors HT®, Switzerland), con algas inmovilizadas en estructuras 3D en condiciones controladas a 24 ± 2ºC: Tratamiento Chlorella (B-Chl) Biorreactor conteniendo algas inmovilizadas en dispositivos 3D y Tratamiento control (B-Ctrl) Biorreactor conteniendo solo agua del canal. A los cinco días de tratamiento, se estimó la velocidad de crecimiento (u), el tiempo de duplicación (dt) por recuento en cámara de Neubauer y por densidad óptica (DO600nm). En el agua se determinaron las siguientes variables: pH, concentración de nitratos, nitrógeno amoniacal, Nitrógeno Inorgánico Disuelto (NID) y fósforo reactivo soluble (PRS) antes y después de cada tratamiento. Los resultados obtenidos mostraron que el tiempo estimado de duplicación de biomasa inmovilizada en estructuras 3D alcanzó un máximo a los 2.18 días. El amonio (Ensayo 3) fue el que alcanzó mayor porcentaje de remoción, superior a 98%. Los porcentajes de remoción para el tratamiento por geoceldas fueron de amonio (96.9%), fosforo reactivo soluble (98.2%), nitratos (41.3%), nitrógeno Inorgánico Disuelto-NID (46.4%). La biorremediación con C. vulgaris inmovilizada en alginato dentro de estructuras 3D, resultó ser una alternativa efectiva para remover los nutrientes del agua del Canal Bancalari.
algas unicelulares, nutrientes, ficorremediación, inmovilización.
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