Lentejas de agua para depurar efluentes

Un equipo de investigadores estudia la introducción de una planta acuática para limpiar aguas con alta carga orgánica.

 

Por Gricelda Incerti

Además de la demanda prioritaria que pretende una comunidad en lo que hace al suministro de agua de buena calidad y cantidad suficiente, surge otra, no menos importante, que consiste en la adecuada disposición de las aguas ya utilizadas (residuales) que se convierten en potenciales vehículos de enfermedades y contaminantes del medioambiente.

El tratamiento de aguas residuales o efluentes es un desafío actual ineludible debido al aumento vertiginoso de la población mundial y al consecuente crecimiento de la actividad agropecuaria e industrial. El objetivo de cualquier tratamiento es reducir el contenido de los componentes considerados contaminantes o con efectos nocivos para el medioambiente.

En las últimas décadas y en distintas partes del mundo,  se han tratado de resolver los problemas relacionados con la disposición de efluentes provenientes del uso doméstico, comercial e industrial de las aguas de abastecimiento. Un equipo de investigadores de la Unidad Integrada UNNOBA-INTA está llevando adelante, desde 2017, un proyecto sobre “Captación de nutrientes de efluentes con biomasa vegetal”.

La iniciativa, a cargo de las doctoras Mariana Alegre (UNNOBA) y Silvina Portela (INTA Pergamino), propone desarrollar un sistema de biotransformación de efluentes urbanos (biodepuración+ reutilización) a partir de la utilización de lentejas de agua con potencial uso como biocombustible o bioplástico.

El proyecto de investigación está evaluando, la productividad, la  eficiencia depuradora y el potencial fermentativo de lentejas de agua autóctonas de Argentina.

Lentejas de agua… ¿una diminuta planta acuática puede depurar efluentes? ¿Cuál es la particularidad de esta planta, que permite “limpiar” aguas residuales con alta carga orgánica? La respuesta la da Portela, doctora en Ciencias Agropecuarias: “Esta pequeña planta acuática flotante que vive en aguas estancadas con materia orgánica en descomposición es capaz de crecer y reproducirse extremadamente rápido, con un tiempo de duplicación de dos a tres días. Es justamente esta altísima tasa de crecimiento la que se asocia con la capacidad de extraer nutrientes (principalmente fósforo y nitrógeno) del medio. Si se manejan adecuadamente, su poder de proliferación, capacidad de absorción de nutrientes y bioacumulación de algunos contaminantes las convierten en una herramienta útil en el tratamiento de aguas residuales.”

También explica que las lentejas de agua tienen una composición interesante desde distintos puntos de vista. “Por un lado, en ciertas condiciones de crecimiento, acumulan almidón en su biomasa. Este sustrato, al igual que el de los granos de maíz, se puede fermentar para obtener etanol o ácido láctico. Por el otro, tienen un alto contenido de proteínas de buena calidad, pudiendo utilizarse como fuente de alimento para animales domésticos o piscicultura”.

Es en este contexto que el proyecto de investigación está evaluando, aún a escala de laboratorio y a partir de experimentos controlados, la productividad, la  eficiencia depuradora y el potencial fermentativo de ecotipos (genotipos adaptados a un determinado ambiente) de lentejas de agua autóctonos de Argentina.

Una planta acuática prometedora

Las lentejas de agua están expandidas en casi todo el planeta. Se las ha registrado en varias regiones de los hemisferios norte y sur, incluyendo América, Europa, Asia y Oceanía. Se encuentran principalmente en charcos de agua dulce, ciénagas, lagos y ríos calmos. Su  alta tasa de reproducción está vinculada con que lo hacen de manera asexual o vegetativa, sin fecundación, formando poblaciones de plantas genéticamente uniformes adaptadas a diferentes ambientes.

“En 2015, tomamos conocimiento de un emprendimiento Mamagrande, que buscaba desarrollar un sistema de tratamiento de efluentes con lentejas de agua en Rosario de la Frontera (provincia de Salta) y acoplarlo al aprovechamiento de la biomasa producida para fermentación”, cuenta Portela.

Las lentejas se habían instalado naturalmente en las lagunas de tratamiento de efluentes de esta localidad y, para desarrollar el emprendimiento, era necesario evaluar estrategias de manejo tendientes a maximizar la producción y la concentración de almidón en su  biomasa. “Una pregunta que surgió fue: ¿podemos lograr un sistema más eficiente introduciendo un ecotipo diferente al que se encuentra naturalmente en las lagunas de tratamiento? En este sentido, tuvimos la oportunidad de vincularnos con investigadores de la Universidad Estatal de Nueva Jersey en Rutgers, Estados Unidos, que mantienen una colección de ecotipos de todo el mundo, y trajimos a nuestro país ecotipos de los géneros Lemna y Spirodela autóctonos de Argentina. Estos ecotipos merecen consideración en cuanto que pueden albergar alto crecimiento potencial”, explica Portela.

Los ecotipos de los géneros Lemna y Spirodela son los que se encuentran en el laboratorio de la Estación Experimental

 

Lentejas al  laboratorio

La investigación se desarrolla dentro del ámbito del Laboratorio de Calidad de Alimentos, Suelos y Aguas de la Estación Experimental de INTA Pergamino. Además de Alegre y Portela, llevan adelante este trabajo, un grupo interdisciplinario de investigadoras: la bioquímica María Juliana Torti (jefa de área del Laboratorio), la licenciada en Biología Patricia Araujo (investigadora de CONICET) y las licenciadas en Genética Guadalupe Capriotti y Andrea Peñas Ballesteros (becarias de la UNNOBA).

Silvina Portela relata: “Hoy el trabajo se centra en la caracterización de los ecotipos, evaluando cómo se comportan en una situación óptima de crecimiento en un medio de cultivo artificial. En una segunda etapa, pretendemos utilizar como medio de cultivo efluentes provenientes de lagunas de tratamiento. Simultáneamente aprovechamos la variabilidad natural que ofrece la colección de ecotipos para estudiar distintos factores ambientales y de manejo que modulan su crecimiento, ya que cuanto más crezcan, mayor será la extracción de nutrientes del efluente. Comprender estos controles es fundamental para avanzar en el desarrollo de sistemas de depuración con lentejas de agua”.

Mecanismo de depuración

Los efluentes de tipo urbano o pecuario tienen una alta carga orgánica. El objetivo de los sistemas de tratamiento es reducir esta carga orgánica, para poder devolver el agua residual a la naturaleza a través del vertido en cursos de agua o al suelo.

Las lagunas de estabilización constituyen el tratamiento más comúnmente utilizado en pequeñas comunidades de Latinoamérica: consiste en mantener el efluente en las lagunas por un período de retención suficiente para lograr la estabilización de la materia orgánica y la sedimentación de los sólidos en suspensión, llamado tratamiento primario. La materia orgánica del efluente es parcialmente removida o transformada en moléculas sencillas como dióxido de carbono y formas inorgánicas de nitrógeno y fósforo. Esto ocurre naturalmente en las lagunas de tratamiento de efluentes, y constituye el tratamiento secundario. Una vez que se redujo el contenido orgánico y se liberaron nutrientes en forma inorgánica, parte de estos nutrientes se disipan, por ejemplo, a través de la volatilización del amoníaco. “La incorporación de esta planta acuática promueve la remoción de nutrientes del efluente a través de la absorción, lo que sería el tratamiento terciario.  Explorar los mecanismos directos (absorción de nutrientes) e indirectos (mediados por microorganismos) a través de los cuales las lentejas de agua favorecen la depuración en efluentes es otro objetivo de nuestro proyecto”, aclara la investigadora.