Las microalgas irrumpen en el mundo del saneamiento como un factor de esperanza para asimilar los procesos de depuración a la economía circular y mejorar la universalización del saneamiento. Es una biotecnología en fase de investigación y desarrollo que se plantea como una alternativa a los procedimientos bioquímicos basados exclusivamente en la acción de las bacterias para eliminar la materia orgánica del agua.

Para situarnos, los actuales procesos de depuración de aguas residuales más utilizados en las EDAR (Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales) tienen las siguientes fases o tratamientos:

El tratamiento primario. Se basa en métodos fisico-químicos. En él se eliminan del agua que llega del alcantarillado los sólidos que arrastra y las sustancias grasas que pueden perjudicar el proceso de depuración. Se usan métodos como el desbaste (separación de sólidos de grandes dimensiones), el desengrasado, el desarenado, y la decantación primaria (sedimentación por efecto de la gravedad).

El tratamiento secundario. Se basa en métodos biológicos. Tras la eliminación de los sólidos el principal objetivo es la eliminación de la materia orgánica, el principal contaminante del agua residual. Se utilizan tanto procesos aerobios (en presencia de oxígeno), como anaerobios (en ausencia de oxígeno) que, en general, se basan en favorecer la actividad de ciertas bacterias que se alimentan de sustancias orgánicas biodegradables. Hay muchos tratamientos basados en estos procesos: los fangos activos, los lechos bacterianos, los lechos de turba, el lagunaje, los biodiscos, y los sistemas de filtración al suelo. Con ello se logra reducir hasta un 90 % la materia orgánica.

El tratamiento terciario. Se basa en métodos químicos y biológicos. Su principal objetivo es la eliminación de agentes patógenos que puedan perjudicar la salud humana o medioambiental, los metales pesados, el nitrógeno y el fósforo. Son tratamientos avanzados cuya complejidad depende de las exigencias legales que se aplican en función del uso del agua tratada: lechos bacterianos, filtros verdes, microfiltración, ultrafiltración, ozonización, desinfección por ultravioleta, etc.

Todos estos procesos precisan mucha energía y generan residuos. Aunque últimamente se ha avanzado mucho en el uso de energías renovables y en el aprovechamiento de los residuos, uno de los grandes retos del saneamiento mundial es lograr sistemas de depuración sostenibles que puedan integrarse en una estrategia de economía circular; es decir, lograr la creación de valor en los residuos y la reducción a mínimos de la huella de carbono de los procesos.

Las micro algas entran de lleno en la fase secundaria y terciaria de la depuración. Y se plantean como una opción capaz de mejorar notablemente la sostenibilidad de la depuración al capturar carbono, reducir el gasto energético y convertir los contaminantes en compuestos de valor.

Las microalgas son vegetales de tamaño microscópico que crecen en un medio acuoso. Se alimentan de nitrógeno (de los nitratos), fósforo (de los fosfatos) y CO₂; por esta razón se multiplican desaforadamente en las aguas contaminadas con estos elementos originando el fenómeno de la eutrofización, también conocido como “sopa verde” en algunas zonas que lo sufren.

Esta “dieta” a base de contaminantes del agua es precisamente uno de sus principales valores que han llevado a incluirlas en los procesos de depuración. El otro, y no menos importante, es que son organismos fotosintéticos; es decir, capaces de capturar por sí mismos la energía solar y usarla para su reproducción y crecimiento. Además, las microalgas no precisan que se les inyecte oxígeno, ya que ellas mismas lo obtienen a partir del agua.

En resumen: las algas se planean como una panacea esperanzadora para lograr la plena sostenibilidad del tratamiento de las aguas residuales.

Como consecuencia su uso se plantea directamente para ahorrar energía, capturar CO₂ y, simultáneamente, recuperar contaminantes del agua y generar bioproductos de valor añadido. Es decir, es una prometedora alternativa a los sistemas de depuración convencionales, a base de bacterias, que puede mejorar notablemente la sostenibilidad de la depuración del agua residual, acercando el proceso a la estrategia de la economía circular.

En este sentido, es importante señalar el concepto clave de “recuperación” de los contaminantes: mientras que, en los procesos convencionales, los nutrientes y contaminantes se retiran del agua residual, las microalgas tienen la capacidad de recuperarlos. Es decir, las microalgas utilizan el carbono, el nitrógeno y el fósforo para reproducirse y generar así biomasa utilizable después como fertilizante y pienso ecológicos o biogas, que puede ser reintroducido como fuente de energía renovable en la propia EDAR.

Al retirar los nutrientes inorgánicos, como el nitrógeno o los fosfatos, se reduce notablemente el riesgo de eutrofización que puedan generar los efluentes de las depuradoras al ser vertidos al medio ambiente (mares, ríos, lagos..). En las experiencias realizadas se logra reducir la carga contaminante de estos elementos hasta el95 %.

En todo el mundo se están realizando estudios de aplicación de las microalgas a la depuración de las aguas. Por lo general, en todos ellos se obtiene una estimación de un 40 % de ahorro de la energía utilizada en las depuradoras.

Muchas zonas con estrés hídrico se están planteando avanzar decididamente en la reutilización del agua. Estoobliga a invertir notablemente en mejorar el tratamiento terciario para asegurar la eliminación de patógenos que comprometen la salud humana. En muchos ensayos realizados se ha comprobado que las microalgas además de depurar el agua residual eliminan los patógenos, es decir, la “desinfectan”. Se plantea aquí la posibilidad de reducir notablemente los costes del tratamiento terciario y posibilitar ciclos de reutilización del agua más económicos y sostenibles.

Aún sabemos poco sobre cómo los parámetros ambientales afectan a las características de las microalgas producidas, lo que es imprescindible para garantizar la calidad de la depuración y los bioproductos obtenidos.

También se está investigando los procesos de interacción de las microalgas con las bacterias que están presentes en el agua residual y el medio ambiente para concebir sistemas más eficaces y aún más sostenibles.

Otro aspecto que da esperanza es la probabilidad de que microalgas eliminen contaminantes emergentes, como  fármacos, drogas y pesticidas. Por todo ello, la biotecnología de las microalgas abre expectativas esperanzadoras para el diseño de sistemas eficientes de reutilización para reducir eficazmente el estrés hídrico en muchas zonas en las que ya el cambio climático está aumentando la escasez de agua.

El principal problema para aplicar la biotecnología de microalgas a la depuración masiva del agua es que, por el momento, no permite plantearse grandes caudales de agua residual. La razón radica desafortunadamente en una de sus ventajas: la fotosíntesis. Las algas necesitan la luz solar y al estar fuertemente coloreadas y ser muy opacas se hacen sombra entre sí. Esto obliga a verter el agua a depurar en tanques menos profundos que los convencionales, lo que hace necesario ampliar su superficie para lograr grandes caudales de depuración. A priori, esto limita esta tecnología a la depuración de aguas de núcleos pequeños de población.

Actualmente se está avanzando notablemente con el objetivo de incrementar la eficiencia de los procesos y permitir depurar mayores volúmenes de agua en instalaciones más pequeñas. Por otra parte, los ingenieros que trabajan en los actuales proyectos de investigación aseguran que el menor caudal de agua tratada quedaría compensado gracias a la drástica reducción de los costes operativos de los sistemas de microalgas, que permiten prever así una rentabilidad económica mucho mayor.

Las microalgas están llamadas a ser una de las claves para la gestión integrada de los recursos hídricos, lo que es imprescindible para lograr plenamente el ODS 6 y los que dependen directamente de él, como el ODS 3 (salud y bienestar), ODS 14 (Vida submarina) y ODS 15 (Vida de ecosistemas terrestres).

A medida que nos acercamos al 2030, la consecución de un saneamiento universal se plantea como un creciente reto planetario. Tenemos que recordar que, en todo el mundo, el 80 % de las aguas residuales no reciben tratamiento alguno. Para lograr llegar al 0 % – o al menos aproximarnos a esta meta -, el desarrollo sostenible de un sistema de tratamiento de aguas residuales debe ser tecnológica y económicamente viable, especialmente para los países con menos recursos, que son los que más necesidades de tratamiento tienen. Las algas pueden ayudarnos a conseguirlo.