Una solución para potabilizar el agua
  • Compartir

06/07/2021

Investigadores de la UNR y el Conicet diseñaron un sistema de biofiltración de metales en aguas subterráneas. Fue seleccionado por el Programa "Ciencia y Tecnología contra el hambre"

El equipo de investigadoras en el Centro de Ingeniería Sanitaria de la UNR.
Autor:
Redacción web

Unieron sus conocimientos científicos y desarrollos tecnológicos y encontraron una solución para el acceso al agua potable en varias comunas de la provincia que no la tenían. Son un equipo de investigadores de la UNR y el Conicet que diseñaron un sistema de biofiltración de metales presentes en aguas subterráneas destinadas al consumo humano. El proyecto fue seleccionado por el programa “Ciencia y Tecnología contra el hambre” del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Nación.

La idea surgió hace cinco años a raíz de la  necesidad de varias localidades del norte de Santa Fe que para garantizar el suministro de agua a toda su población debe hacer perforaciones en la superficie de la tierra y succionarla hacia un tanque. “El problema es que en esas aguas subterráneas hay metales naturales como el hierro y el manganeso en niveles de concentración mayores a los permitidos”, explica la coordinadora del grupo, Natalia Gottig.

Para eliminar los metales se realizaba un proceso físico químico que consistía en agregar reactivos químicos en el agua de manera de oxidar el hierro y el manganeso. Con ese método se transformaban en un material particulado que quedaba retenido en los filtros y luego se desechaba.

“Ocurre que ese sistema no es amigable con el medio ambiente debido al uso de reactivos químicos, además es costoso y requiere personal capacitado”, explica la Dra. en Ciencias Químicas. Ante esta problemática, desde  el Centro de Ingeniería Sanitaria de la UNR  se ideó otra forma de oxidar los metales a través de un método biológico. En este caso, utilizando un microorganismo como la bacteria.

Se trata de un sistema de tratamiento biológico del agua que se va desarrollando en etapas. En primer lugar, el agua se somete a una aireación que la provee de oxígeno y la hace apta para el crecimiento de microorganismos. Luego se coloca un pre filtro compuesto por grava y después un filtro de arena más fina para que se peguen las bacterias presentes en el agua y formen una estructura que se conoce como biofilm. Al pasar el agua, los metales se van oxidando y van quedando retenidos en ese film bacteriano.  

Después de esa etapa de filtración biológica, el agua va a una cámara de cloración donde se termina de hacer el proceso para eliminar todas las bacterias y desinfectarla. Cabe destacar que al ser agua de pozo, su calidad inicial es dura y en general tiene muchas sales. Pero con los sistemas de filtrado diseñados para renovar hierro y manganeso,  va perdiendo esa dureza y queda apta para el consumo. Localidades como Villa Ocampo, Las Toscas, Las Garzas y Oro Verde ya cuentan con este sistema.

 

El inóculo bacteriano

Al observar este método biológico los investigadores detectaron que si bien el hierro se oxidaba fácilmente,  el manganeso no. Podía llevar entre seis meses y un año removerlo y eliminarlo. Por esta razón,  empezaron a buscar otras bacterias con mayor capacidad para oxidar este metal.

El trabajo consistió, en primer lugar, en encontrar fuentes de agua con mucha carga de manganeso para conseguir bacterias resistentes y aprovecharlas. Luego tomaron muestreos de distintas zonas y las llevaron al laboratorio. Allí, en medios de cultivos específicos donde las bacterias pueden crecer, las sembraron y las fueron identificando. Les agregaban manganeso y si la bacteria tenía la capacidad de oxidarlo, se tornaba de un color marrón oscuro.

De esa forma obtuvieron unos 250 aislados bacterianos con alta capacidad de oxidar manganeso, de pegarse a la arena y formar biofilm. De esos, seleccionaron los 20 de mayor eficiencia, secuenciaron una parte de su genoma para saber el género y la especie y finalmente se quedaron con cinco que tienen la característica de no ser patógenos es decir que no pueden causar enfermedades.

Con estos realizaron varias pruebas y observaron que removían manganeso casi automáticamente. “Al día de la puesta en marcha, el agua queda libre del metal con una eficiencia muy alta de remoción”, dice la biotecnóloga. Ahí los investigadores  pudieron confirmar su hipótesis: que la metodología de inocular con bacterias, acelera y aumenta la eficiencia del proceso biológico.

La idea es que este inóculo bacteriano sirva para las próximas plantas de tratamiento de agua que se instalen y puedan ponerse en marcha rápidamente. También es útil para las que ya están en funcionamiento, dado que cada un período de tiempo hay que hacer un lavado de esos filtros porque se saturan si hay demasiado crecimiento bacteriano o acumulación de óxido.

En relación al transporte, Natalia Gottig explica que como los inóculos bacterianos crecen en medios de cultivo  líquidos, cuando hay que llevarlos a la planta de tratamiento, el traslado es muy caro y engorroso dado que en el camino pueden contaminarse. Debido a esto, otra de las propuestas es hacer un liofilizado que es una metodología para disecarlo y obtener un polvo. “Así es más fácil de transportar, se aplica en los filtros de arena, se hidrata con el agua que va pasando y de esa forma las bacterias van reviviendo y  empiezan a remover el metal en el film”, expresa.

Asimismo, otra de las metas de este proyecto es producir el inóculo bacteriano a bajo costo. Y para eso los investigadores pensaron utilizar desechos orgánicos de distintas industrias de Santa Fe, como las de producción de aceites vegetales o cerveza. Es decir se usarían estos desechos orgánicos para el crecimiento del inóculo bacteriano sin costo y paralelamente, se haría un reciclado de estos desechos y una contribución al medio ambiente.

 

Planta piloto experimental

“El paso que sigue es hacer una producción del inóculo a gran escala”, afirma la científica del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Porque la prueba tuvo lugar en el laboratorio, en sistemas de filtrado en columnas que miden medio metro y que no tienen comparación con una planta de tratamiento de escala real que requiere mucho más material de filtrado y cultivo bacteriano. Por esta razón, entre los objetivos está armar una planta piloto experimental que sea más aproximada al tamaño real para probar este inóculo y también realizar allí pruebas de remoción de otros metales.

Los científicos, además, pretenden analizar si estos biofiltros de bacterias y óxidos de manganeso tienen la capacidad de oxidar y retener  otros metales que pueden encontrarse en aguas de desechos de actividades industriales como por ejemplo plomo, cadmio, cromo y mercurio. Para hacer un seguimiento rápido y económico cuentan con biocensores bacterianos que censan la presencia del metal y  emiten una luz verde. Estos se utilizarían para monitoriear si se están o no removiendo los metales.

Este trabajo es fruto de un equipo interdisciplinario de investigadores del IBR. Natalia Gottig, Jorgelina Ottado y Betiana Garavaglia que trabajan sobre las bacterias; Diego Serra que es el experto en biofilm  y Susana Checa que desarrolló los biocensores. Desde el Centro de Ingeniería Sanitaria de la UNR, Virginia Fazzini es una de las impulsoras del método de filtración biológica y quien hizo el contacto inicial para trabajar en conjunto y encontrar soluciones. Las promotoras de este proyecto fueron Lucila Ciancio y Ainelén Piazza que en el marco de sus tesis doctorales aportaron su esfuerzo y entusiasmo para desarrollar esta propuesta.