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Las aguas residuales como fertilizante en los cultivos

Los biosólidos —principalmente bacterias muertas— de las plantas de alcantarillado generalmente se vierten en vertederos. Sin embargo, son ricos en nutrientes y potencialmente pueden usarse como fertilizantes. 

Pero los agricultores no pueden simplemente reemplazar los fertilizantes normales que usan en el suelo agrícola con estos biosólidos. La razón es que a menudo están contaminados con metales pesados ​​tóxicos como el arsénico, el plomo, el mercurio y el cadmio de la industria. Pero tirarlos a los vertederos está desperdiciando recursos preciosos. ¿Entonces, cuál es la solución?

Soy ingeniero ambiental y experto en tratamiento de aguas residuales. Mis colegas y yo hemos descubierto cómo tratar estos biosólidos y eliminar los metales pesados para que puedan usarse de manera segura como fertilizante.

Cómo las plantas de tratamiento limpian las aguas residuales

Las aguas residuales contienen desechos orgánicos como proteínas, carbohidratos, grasas, aceites y urea, que se derivan de los alimentos y desechos humanos que arrojamos en los fregaderos y baños de la cocina. Dentro de las plantas de tratamiento, las bacterias descomponen estos materiales orgánicos, limpiando el agua que luego se descarga a los ríos, lagos u océanos.

Las aguas residuales de microondas pueden hacer que sea seguro su uso como fertilizante en los cultivos
Gang Chen pone en el microondas algunos biosólidos, separando el material orgánico de los metales tóxicos. Crédito: Gang Chen / FAMU-FSU Facultad de Ingeniería, CC BY-SA

Las bacterias no hacen el trabajo por nada. Se benefician de este proceso al multiplicarse a medida que cenan los desechos humanos . Una vez que se elimina el agua de los desechos, lo que queda es una masa sólida de bacterias llamadas biosólidos.

Esto se complica por el hecho de que las plantas de tratamiento de aguas residuales aceptan no solo aguas residuales residenciales sino también aguas residuales industriales, incluido el líquido que se filtra de los desechos sólidos en los vertederos, llamado lixiviado, que está contaminado con metales tóxicos como arsénico, plomo, mercurio y cadmio. Durante el proceso de tratamiento de aguas residuales, los metales pesados ​​son atraídos por las bacterias y se acumulan en sus superficies.

Si los agricultores aplican los biosólidos en esta etapa, estos metales se separarán de los biosólidos y contaminarán el cultivo para el consumo humano. Pero eliminar metales pesados ​​no es fácil porque los enlaces químicos entre metales pesados ​​y biosólidos son muy fuertes.

Los desechos de microondas liberan metales pesados

Convencionalmente, estos metales se eliminan de los biosólidos utilizando métodos químicos que involucran ácidos, pero esto es costoso y genera desechos más peligrosos. Esto se ha practicado a pequeña escala en algunos campos agrícolas.

Las aguas residuales de microondas pueden hacer que sea seguro su uso como fertilizante en los cultivos
Biosólidos después de la recolección de una instalación de tratamiento de residuos. Crédito: Gang Chen / FAMU-FSU Facultad de Ingeniería, CC BY-SA

Después de un cálculo cuidadoso del requerimiento de energía para liberar los metales pesados ​​de las bacterias unidas, busqué todas las fuentes de energía posibles que pueden proporcionar lo suficiente para romper los enlaces, pero no demasiado para destruir los nutrientes en los biosólidos. Fue entonces cuando noté por casualidad el horno de microondas en la cocina de mi casa y comencé a preguntarme si la solución era microondas.

Mi equipo y yo probamos si al microondas los biosólidos romperían los enlaces entre los metales pesados ​​y las células bacterianas. Descubrimos que era eficiente y ecológico. El trabajo ha sido publicado en el Journal of Cleaner Production . Este concepto puede adaptarse a una escala industrial mediante el uso de ondas electromagnéticas para producir las microondas.

Esta es una solución que debería ser beneficiosa para muchas personas. Por ejemplo, los gerentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales podrían potencialmente obtener ingresos vendiendo los biosólidos en lugar de pagar tarifas de eliminación por el material que se arrojará a los vertederos.

Es una mejor estrategia para el medio ambiente porque cuando los biosólidos se depositan en los vertederos, los metales pesados ​​se filtran en el lixiviado del vertedero, que luego se trata en las plantas de tratamiento de aguas residuales . Los metales pesados ​​se mueven así entre las plantas de tratamiento de aguas residuales y los vertederos en un bucle sin fin. Esta investigación rompe este ciclo separando los metales pesados ​​de los biosólidos y recuperándolos. Los agricultores también se beneficiarían de fertilizantes orgánicos baratos que podrían reemplazar a los químicos sintéticos, conservando recursos valiosos y protegiendo el ecosistema.

¿Es este el final? Aún no. Hasta ahora solo podemos eliminar el 50 por ciento de los metales pesados, pero esperamos cambiar esto al 80 por ciento con diseños experimentales mejorados. Actualmente, mi equipo está realizando pequeños experimentos de laboratorio y de campo para explorar si nuestra nueva estrategia funcionará a gran escala. Una lección que me gustaría compartir con todos: Sé observador. Para cualquier problema, la solución puede estar cerca de usted, en su hogar, su oficina, incluso en los electrodomésticos que está utilizando.

Vía: Mundoagropecuario

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