Microalgas: alternativa ecológica para limpiar fuentes hídricas

Imagen detallada de las microalgas, organismos unicelulares con gran potencial para descontaminación del agua.
El investigador Jaime Gutiérrez (foto) pondrá en marcha un piloto para descontaminar una ciénaga en el departamento de Sucre, apoyado en el uso de microalgas. Foto: Felipe Cazares. 
20/06/2017
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En cuatro semanas, apoyado por una ‘maquinaria’ de microalgas, el profesor indio V. Sivasubramanian revivió el lago Mainath, ubicado en el estado de Uttar Pradesh, en el distrito de Aligarh, centro-norte de India. Este cuerpo de agua fue, por décadas, el principal vertedero de los desechos domésticos de los pobladores del lugar.

Durante casi 20 años, el Dr. Sivasubramanian, director del Centro de Investigación Ambiental del Phycospectrum (PERC), en Chennai (India) -y quien recientemente estuvo de visita en los Universidad de los Andes- ha puesto en marcha una tecnología de biorremediación basada en el uso de microalgas (organismos unicelulares que degradan contaminantes). Esta ha probado ser efectiva para descontaminar ciénagas, lagos y afluentes. Muy pronto la llevará al gran río Ganges, por solicitud del Gobierno de su país.

“En el proceso, que no requiere químicos, seleccionamos el mejor consorcio de microalgas. En este lago, en particular, logramos remover fango, romper el dominio de algas verde-azules, corregir el pH, retirar el olor putrefacto del agua, reducir en más del 90 por ciento la presencia de bacterias coliformes y remover amoníaco”, afirmó el Dr. Sivasubramanian durante su participación en el conversatorio ‘Recientes avances en la biotecnología de microalgas’, organizado, en mayo pasado, por Phycore y el Centro de Investigaciones Microbiológicas (Cimic) de Uniandes.

Esta tecnología será escalable en Colombia, de la mano del investigador Jaime Gutiérrez. A través de su compañía Phycore, intentará descontaminar una ciénaga del complejo cenagoso Santiago Apóstol, en Sucre, en el que desemboca el ‘Arroyo Grande de Corozal’, hoy moribundo por cuenta de las aguas negras que le arrojan los municipios de Sincelejo, Corozal y Morroa.

“El uso de microalgas es una alternativa ecológica, eficiente y económica… Estamos trabajando con Corpomojona en este proyecto”, afirma Gutiérrez, estudiante del Doctorado en Ciencias Biológicas de la U. de los Andes.

Desde hace cinco años trabaja con Sivasubramanian. Con él conoció las virtudes de las microalgas, su mecanismo para capturar y degradar contaminantes, cómo y dónde cultivarlas y la forma de seleccionarlas y usarlas en procesos de descontaminación por medio de fotobiorreactores o inoculación directa. Y ahora, Jaime le añadió una innovación: diseñó un fotobiorreactor que induce una mayor producción de biopelícula –capa delgada de microorganismos organizados que recubre una superficie-, la cual cumple una función clave en el proceso de limpieza.

“Cuando ellos me transfieren su tecnología, me doy cuenta de que en los tanques y en los biorreactores utilizados se forma biopelícula; cuando una bacteria forma biopelícula en alguna estructura del cuerpo, se vuelve resistente a los antibióticos y es más difícil de eliminar. Comencé a hipotetizar que esto mismo debería pasar en las microalgas, pues de alguna manera debían fortalecerse y no morir en su proceso de degradación de sustancias orgánicas, así que diseñé biorreactores que inducían la formación de biopelícula”, explica Gutiérrez.

La hipótesis se comprobó en campo: entre más biopelícula de microalgas, mayor eficiencia en la limpieza del agua e, incluso, mayor producción de biomasa (materia orgánica de origen vegetal o animal con gran potencial de aprovechamiento energético). Esta innovación derivó en un aparato que induce la formación de biopelícula entre un 35 y 65 por ciento más que el biorreactor original, y que de ser patentado. También genera un 35 por ciento más de biomasa microalgal.

La biomasa, particularmente, es rentable para producir biogás –una forma de energía limpia y renovable-; esto significaría, en la práctica, convertir las plantas de tratamiento de agua en centrales de generación de energía. “Estoy usando los contaminantes del agua para alimentar microalgas y la biomasa de estas para producir biogás. Así, hacemos sostenible el proceso”, afirma el investigador.

Según él, 900 metros cúbicos de agua contaminada con alta carga orgánica podrían producir más de 2 megavatios por hora.

La intervención de un cuerpo de agua requiere un manejo cuidadoso: se identifican las especies microalgales presentes en el ambiente, se fortalecen –si es el caso, se cultivan para aumentar su población-, se pasan por el biorreactor o se inoculan en el agua (en afluentes y grandes lagos, particularmente). Nunca se introducen microalgas foráneas.

“El proceso de retiro del contaminante se hace de manera controlada, para evitar la producción de cianobacterias, que son peligrosas… El agua contaminada se pasa por el biorreactor y se devuelve limpia, sin microalgas. Luego, la biomasa que estas producen se utiliza para generar energía”, comenta el investigador.

Otros usos de las microalgas

Estos organismos microscópicos, ancestros milenarios de las plantas, crecen en agua dulce y salada. Son la mayor fuente de producción de oxígeno en el planeta y tienen la capacidad enzimática para degradar diversos contaminantes, incluyendo fenoles y metales pesados.

Cargan con la historia evolutiva de la Tierra y se han diversificado y extendido en casi todos los ambientes. Son fotosintéticos (recolectan gran cantidad de energía solar) y benignos, lo cual representa una ventaja respecto al uso de bacterias en la degradación de contaminantes, dado que estas últimas sí tienen la capacidad de volverse patógenas. Sin embargo, ambos organismos trabajan de la mano en el proceso de limpieza del agua.

Hoy, no se conoce ni el 15 por ciento de las especies de microalgas. Varias de ellas hacen sinergia para el proceso de degradación. Jaime, por ejemplo, trabaja con más de 14 de ellas.

La microbióloga Daniela Rojas, investigadora de la Universidad Eafit, de Medellín, captura dióxido de carbono en el ambiente con la ayuda de las microalgas. Y esto es supremamente valioso, teniendo en cuenta que Colombia produce el 0,42 por ciento de las emisiones globales de CO2.

“Una microalga captura 10 veces más dióxido de carbono que una planta… por cada 100 toneladas de biomasa microalgal se capturan 183 toneladas de CO2. El nitrógeno contribuye a una buena producción de biomasa”, afirmó la investigadora durante el conversatorio sobre biotecnología microalgal.

Tiene, a la fecha, cerca de 60 cepas aisladas, que criopreserva con mucho cuidado en laboratorio.

De esta forma, comienza a tomar fuerza el uso de microalgas para descontaminar fuentes hídricas y reducir la presencia de dióxido de carbono en el aire. Incluso, tienen un enorme potencial para la industria farmacéutica. Son, sin duda, una tecnología ecológica y costo-efectiva.

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