Efficacy of microalgae for industrial wastewater treatment: a review on operating conditions, treatment efficiency and biomass productivity

Biotratamiento de efluentes secundarios municipales utilizando microalgas: Efecto del pH, nutrientes (C, N y P) y enriquecimiento con CO2

“…De igual forma, los efluentes secundarios municipales PTAR cuentan con la composición y requerimientos nutricionales que permiten el desarrollo de microalgas (Tabla 1), las cuales al consumir carbono, nitrógeno, fósforo como nutrientes esenciales y otros componentes iónicos como potasio, sodio, hierro, calcio y magnesio, dan origen al tratamiento terciario y a la producción de biomasa de microalgas (Pittman et al 2011, Cabanelas et al 2013, Umamaheswari & Shanthakumar 2016). …”

“…Por otra parte, la absorción de N en las microalgas inicia en la membrana plasmática con la reducción de NO 3 -a NO 2 -donde una fracción producida de NO 2 -se libera al medio acuoso y otra fracción de NO 2 -se reduce en el cloroplasto formando NH 4 + que posteriormente se integra en la formación de aminoácidos (Burhenne & Tischner 2000, Wang et al 2010, Umamaheswari & Shanthakumar 2016.…”

“…Como alternativa al tratamiento de los efluentes secundarios municipales se ha estudiado el cultivo de microalgas, que se ha destacado por su alta capacidad de eliminación de nutrientes (Wang et al 2010, Pittman et al 2011, Boonchai et al 2012, Cabanelas et al 2013, Cai et al 2013, que en comparación a los procesos de tratamiento terciario físico y químico, representa un complemento ecológicamente más seguro, con menor costo, que incorpora los beneficios de recuperación y reciclaje de recursos (Graham et al 2009, Gouveia et al 2016, Umamaheswari & Shanthakumar 2016, Guldhe et al 2017. La biomasa de microalgas generada durante el tratamiento podría ser revalorizada para su uso potencial como fertilizante, mejorador de suelos, alimento para animales o materia prima de la cual se pueden extraer productos de alto valor como: pigmentos, antioxidantes, compuestos bioactivos y ácidos grasos (Mulbry & Wilkie 2001, Wilkie & Mulbry 2002, Roeselers et al 2008, Mata et al 2010, Koller et al 2014, Yangüez et al 2015, Renuka et al 2016.…”

“…Por otra parte, el tratamiento óptimo de efluentes secundarios municipales basado en la aplicación de microalgas podría ser sustentable y económicamente rentable, siempre que se cumplan condiciones como: 1) sistemas y estrategias de cultivo viables (De la Noüe et al 1992, Park et al 2011, Hernández-Pérez & Labbé 2014; 2) separación de biomasa a bajo costo (etapa que representa del 20-30% del precio total en sistemas de producción) (De la Noüe et al 1992, Uduman et al 2010, Park et al 2011; 3) conocimiento y control de factores limitantes como los ambientales (luz y temperatura), biológicos (concentración inicial de inóculo, contaminación por hongos y bacterias) y operacionales (pH, CO 2 y nutrientes) (De la Noüe et al 1992, Lau et al 1995, Park et al 2011, Umamaheswari & Shanthakumar 2016. Es primordial que previo al uso de un cultivo de microalgas para estos fines, se seleccionen especies nativas adaptadas al clima regional que cumplan de manera productiva la eliminación de nutrientes con la consecuente generación de biomasa.…”

“…A la par de las limitaciones de las microalgas, resulta esencial tomar en cuenta que la remoción de nitrógeno y fósforo no solamente es regulada por la absorción de las células, sino que también es complementada por el pH que influye en la disponibilidad de nutrientes, a través de la mediación de formas inorgánicas de nitrógeno, volatilización de amoniaco y precipitación de fósforo (Laliberté et al 1997, Markou & Georgakakis 2011, Cai et al 2013, Umamaheswari & Shanthakumar 2016. Además, se debe estudiar el uso óptimo e interacción química de la adición de CO 2 que derive en el aumento de la asimilación de nutrientes y producción de biomasa de microalgas al suplir la deficiencia de carbono inorgánico en el agua de descarga (e.g., efluentes municipales) (Wijffels 2008, Park & Craggs 2010, Park et al 2011.…”