El hallazgo se enmarca en la economía circular, donde un desecho como el agua contaminada se convierte en un recurso valioso. Los investigadores han comprobado que la profundidad a la que crecen las microalgas dentro del reactor y la dilución del agua son dos factores determinantes para orientar la producción de biomasa hacia un perfil bioquímico específico. De esta manera, se puede fabricar un producto con alto contenido proteico para el campo o con elevada cantidad de lípidos para el sector energético, sin necesidad de procesos adicionales complejos.
Parámetros que definen la calidad de la biomasa
El estudio detalla que tanto la profundidad del cultivo como la tasa de dilución del agua influyen directamente en la eliminación de nutrientes contaminantes como nitrógeno y fósforo. Al mismo tiempo, estas condiciones favorecen la acumulación de proteínas o lípidos en las microalgas, lo que determina su utilidad posterior. La biomasa rica en proteínas puede emplearse como biofertilizante o como ingrediente para piensos animales, mientras que la que presenta un alto contenido graso se convierte en una candidata idónea para la producción de biocombustibles.
Tomás Lafarga, investigador principal de la UAL y autor del artículo, explica que los cambios en los parámetros operativos afectan a la composición bioquímica de las microalgas, favoreciendo una mayor acumulación de proteínas o de lípidos según el régimen aplicado. Este control fino sobre el producto final es lo que diferencia a esta técnica de otros métodos de tratamiento de aguas, ya que no solo limpia el agua, sino que genera un recurso personalizado para distintos sectores productivos.
Una alianza invisible entre microalgas y bacterias
Un aspecto curioso del proceso es que las microalgas no actúan en solitario. Al alimentar el reactor con agua residual, es inevitable que también proliferen bacterias y otros microorganismos, formando un consorcio microbiano. Lejos de ser un inconveniente, esta comunidad colaborativa resulta esencial para el crecimiento de las algas. Las bacterias producen dióxido de carbono que las microalgas utilizan para fotosintetizar, y a su vez, las algas generan oxígeno que beneficia a las bacterias, estableciendo una simbiosis que acelera la producción de biomasa.
Según Lafarga, cuando se utiliza agua residual para alimentar un reactor de microalgas es inevitable que comiencen a crecer microorganismos dentro. Este consorcio, formado por microalgas y bacterias, establece una interacción de ayuda recíproca y, como consecuencia, se produce un notable crecimiento de las microalgas. Este fenómeno ha sido observado en la planta piloto de CIESOL, donde se han utilizado reactores abiertos de 10.000 litros de capacidad, alimentados con aguas residuales urbanas sin tratar.
Modelos matemáticos y escáner NIR para monitorizar el cultivo
Para llevar a cabo la investigación, el equipo trabajó con la microalga Scenedesmus almeriensis y otras especies autóctonas de la zona. Además, desarrollaron un modelo matemático que predice el crecimiento de los cultivos en función de la tasa de dilución del agua. Esta herramienta permite anticipar el comportamiento de las microalgas dentro del reactor, facilitando el control y la mejora del proceso. La espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) actúa como un escáner que analiza la composición de la biomasa en segundos, sin necesidad de análisis químicos destructivos.
Esta técnica, aplicada por primera vez a la biomasa de microalgas a bajo coste, mide en línea la concentración de proteínas, minerales y otros compuestos. Según Lafarga, funciona como un escáner con biomasa seca, por lo que se toma una muestra del reactor y se obtiene la información casi al instante. El siguiente paso es integrar estos sensores directamente en los reactores para monitorizar en tiempo real la composición macromolecular de la biomasa, evitando así la toma de muestras manuales.
Agua depurada para riego y un futuro prometedor
Más allá de la biomasa, el agua residual tratada en estos reactores también encuentra una segunda vida. El agua depurada no puede verterse al medio ambiente, pero sí puede reutilizarse para riego agrícola, una ventaja crucial en regiones como Andalucía, afectadas por la sequía. Los investigadores ya destinan el agua de sus reactores a un invernadero experimental, demostrando su viabilidad para el riego de cultivos.
El proyecto ha recibido financiación de la Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación de la Junta de Andalucía, a través del PLAnd Sequía Andalucía, así como del programa Horizonte Europa de la Unión Europea. Este respaldo institucional subraya la importancia de desarrollar soluciones sostenibles para la gestión del agua y la valorización de residuos, en un contexto de cambio climático y escasez hídrica.
En definitiva, la investigación demuestra que las microalgas son mucho más que simples organismos acuáticos: son una herramienta versátil para depurar aguas, producir materias primas renovables y contribuir a la economía circular. Con técnicas como los modelos matemáticos y la espectroscopía NIR, su cultivo controlado permite obtener biomasa ‘a la carta’, lista para ser transformada en fertilizantes, piensos o biocombustibles, y con el agua depurada reutilizable para riego. Un paso más hacia un futuro donde los residuos se convierten en oportunidades.
