<\/p>\n
El crecimiento de la poblaci\u00f3n junto con la actividad industrial, hacen del agua un recurso cada vez m\u00e1s escaso. Por desgracia la econom\u00eda lineal actual, centrada en la extracci\u00f3n, producci\u00f3n y el uso de recursos, ha desestimado durante d\u00e9cadas la valorizaci\u00f3n y aprovechamiento de los residuos generados. Para el agua residual, esto supone devolverla al medio en condiciones peores de aquellas en las que se recogi\u00f3 y con frecuencia en un punto muy alejado, alterando as\u00ed el ciclo del agua y los ecosistemas vinculados.<\/p>\n
Los m\u00e9todos de depuraci\u00f3n de agua tradicionales se han centrado en eliminar los elementos m\u00e1s abundantes, como part\u00edculas y materia org\u00e1nica, alcanzando buenos rendimientos, si bien esto suele demandar el uso excesivo de la energ\u00eda y reactivos qu\u00edmicos. Este enfoque ya no es v\u00e1lido actualmente por el coste del tratamiento y porque a pesar de ello, la eliminaci\u00f3n de contaminantes menos abundantes, pero de estructura qu\u00edmica compleja no es eficiente, este es el caso de los microcontaminantes org\u00e1nicos que se incluyen en los denominados contaminantes emergentes (CE) del agua residual. Estos CE abarcan diferentes familias de sustancias, como son los f\u00e1rmacos, productos de higiene personal y dom\u00e9stica, materiales avanzados, etc., todos ellos com\u00fanmente utilizados en la vida moderna, pero inexistentes o raros en el mundo natural, hecho que dificulta su degradaci\u00f3n.<\/p>\n
Si bien estas sustancias se encuentran en bajas concentraciones en el agua residual dom\u00e9stica, los perfiles de concentraci\u00f3n en las aguas industriales son m\u00e1s elevados, fundamentalmente cuando estas sustancias se generan en la pr\u00e1ctica industrial. La problem\u00e1tica de estos contaminantes org\u00e1nicos, de estructura compleja y naturaleza t\u00f3xica, requiere atajar su avance mediante el dise\u00f1o de nuestros sistemas de tratamiento que sean menos demandantes de energ\u00eda y que permitan la revalorizaci\u00f3n de residuos.<\/p>\n
En este contexto, las TEM atraen el inter\u00e9s mundial en los \u00faltimos a\u00f1os, como una nueva tecnolog\u00eda biol\u00f3gica para el tratamiento de aguas residuales, generaci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica sostenible y generaci\u00f3n de subproductos de manera simult\u00e1nea, d\u00e1ndole valor a las aguas residuales. Las TEM permiten eliminar la contaminaci\u00f3n org\u00e1nica de las aguas residuales y generar electricidad aprovechando el metabolismo de las bacterias electroqu\u00edmicamente activas. En estos sistemas, se producen interacciones entre estos microorganismos y los electrodos (Mook et al., 2013), ya que dichas bacterias son capaces de intercambiar electrones con un material s\u00f3lido conductor de la electricidad, a trav\u00e9s de mecanismos directos o indirectos (Borole et al., 2011; Schr\u00f6der et al., 2015). Por ello, mediante los reactores basados en TEM es posible convertir directamente la energ\u00eda qu\u00edmica de la materia org\u00e1nica contaminante en energ\u00eda el\u00e9ctrica o bien aprovechar el flujo de electrones para la s\u00edntesis de sustancias mediante reacciones redox.<\/p>\n
Numerosos trabajos del grupo de investigaci\u00f3n Bioe de la UAH e IMDEA Agua (https:\/\/www.bioelectrogenesis.es\/index.php\/es\/<\/a>) han demostrado las ventajas del tratamiento electroqu\u00edmico microbiano de las aguas residuales, entre las que destacan la gran variedad de sustratos que pueden ser oxidados o reducidos bioelectroqu\u00edmicamente, la m\u00ednima producci\u00f3n de lodos (debido al bajo crecimiento celular de las bacterias electroactivas anaerobias en comparaci\u00f3n con el metabolismo aerobio) y la producci\u00f3n limpia de subproductos (Asensio et al., 2021; Tejedor et al., 2020; Rodenas et al: 2019).<\/p>\n La valorizaci\u00f3n de aguas residuales, en el contexto de las TEM, tiene el potencial de proporcionar una soluci\u00f3n sostenible y baja en carbono para el tratamiento de aguas residuales y la recuperaci\u00f3n de recursos.<\/p>\n Los productos generados a trav\u00e9s de procesos bioelectroqu\u00edmicos con aguas residuales industriales permiten producir descomponer los contaminantes org\u00e1nicos de las aguas residuales en productos \u00fatiles tales como los biocombustibles (etanol, hidrogeno, metano) (Salehmin et al., 2023); materias primas industriales como son los \u00e1cidos ac\u00e9tico, propi\u00f3nico y but\u00edrico, amino\u00e1cidos y alcoholes (Dattatraya et al., 2022; Moreno, 2016): biopl\u00e1sticos como el polihidroxibutirato (Muniesa, 2019; Manchon et al., 2022), sales de amonio y nitrato, que son la base de fabricaci\u00f3n de fertilizantes (Carucci et al., 2022; Cheng et al., 2022; Nayak & Sevda, 2022; Reyes-Vidal et al., 2021).<\/p>\n Los productos espec\u00edficos generados a partir de aguas residuales industriales con sistemas bioelectroqu\u00edmicos depender\u00e1n del tipo de aguas residuales, de los microorganismos, de la forma de operar los biorreactores electroqu\u00edmicos utilizados en el proceso. La investigaci\u00f3n y desarrollo de estas tecnolog\u00edas, objeto de estudio del grupo Bioe de la UAH e IMDEA Agua ofrece una nueva opci\u00f3n para el tratamiento de aguas residuales industriales, donde la valorizaci\u00f3n y reutilizaci\u00f3n es viables y puede llevarse a cabo gracias a las diferentes configuraciones de los sistemas bioelectroqu\u00edmicos, que permiten el aprovechamiento de flujos de electrones redirigiendo estos hacia rutas de degradaci\u00f3n que dan lugar a procesos con una menor huella energ\u00e9tica y de CO2<\/sub>, as\u00ed como menos riesgos (dada la inexistencia de subproductos t\u00f3xicos).<\/p>\n Con este tipo de procesos estudiados en el marco de la red REMTAVARES entre otros proyectos, se mejorar\u00e1 la relaci\u00f3n coste-eficacia en los tratamientos de aguas residuales, ya que se optimizar\u00e1 la energ\u00eda utilizada. Adem\u00e1s, con la valorizaci\u00f3n de las aguas residuales industriales como fuente de materias primas, se generar\u00e1n productos de inter\u00e9s para la sociedad con menor impacto ambiental.<\/p>\n Figura 1. V\u00edas de tratamientos de aguas residuales industriales. La primera ruta (izquierda de la figura) corresponde a tratamientos convencionales, mientras que la v\u00eda de la derecha corresponde a la incorporaci\u00f3n de las TEM.<\/em><\/p>\n Biblograf\u00eda<\/u><\/p>\n Asensio, Y., Llorente, M., Fern\u00e1ndez, P., Tejedor-Sanz, S., Ortiz, J., Ciriza, J., Monsalvo, V., Rogalla, F., Esteve-N\u00fa\u00f1ez, A. Upgrading fluidized bed bioelectrochemical reactors for treating brewery wastewater by using a fluid-like electrode. 2021. Chemical Engineering Journal, Volume 406, 127103, ISSN 1385-8947, https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.cej.2020.127103.<\/p>\n Borole, A., Reguera, G., Ringeisen, B., Whang, Z., Feng, Y., & Hong, B. (2011). Electroactive biofilms: Current status and future research needs. Energy and Environmental Science, 4813\u20134834. https:\/\/doi.org\/10.1039\/c1ee02511b<\/a><\/p>\n Carucci A., Erby G., Puggioni G., Spiga D., Frugoni F., Milia S. Ammonium recovery from agro-industrial digestate using bioelectrochemical systems. 2022. Water Science and Technology, 85 (8), pp. 2432 – 2441, DOI: 10.2166\/wst.2022.113<\/p>\n Cheng, K., Kaksonen, A., Cord-Ruwisch, R. Bioelectrochemical extraction of ammonium from low-strength wastewater with concomitant generation of high-purity hydrogen. Environmental Technology. DOI: 10.1080\/09593330.2022.2141663.<\/p>\n Dattatraya Saratale G., Rajesh Banu J., Nastro R.A., Kadier A., Ashokkumar V., Lay C.-H., Jung J.-H., Seung Shin H., Ganesh Saratale R., Chandrasekhar K. Bioelectrochemical systems in aid of sustainable biorefineries for the production of value-added products and resource recovery from wastewater: A critical review and future perspectives. 2022. Bioresource Technology, 359, DOI: 10.1016\/j.biortech.2022.127435<\/p>\n Manchon, C., Muniesa-Merino, F., Serna, D., Asensio, Y., Wardman, C., Esteve-Nu\u00f1ez, A. 2022.Fluid-like electrodes and Purple Phototrophic Bacteria: bridging the gap in wastewater biorefineries, Chemical Engineering Journal,Volume 453, Part 2, 139828, ISSN 1385-8947. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.cej.2022.139828<\/p>\n Mook, W.T., Aroua, M.K.T., Chakrabarti, M.H., Noor, I.M., Irfan, M.F., Low, C.T.J., 2013. A review on the effect of bio-electrodes on denitrification and organic matter removal processes in bio-electrochemical systems. J. Ind. Eng. Chem. 19, 1\u201313. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.jiec.2012.07.004<\/a><\/p>\n Moreno, R. Bioprocesses for wastewater treatment: integration of bioelectrochemical systems and other technologies. 2016. Tesis doctoral, Universidad de Le\u00f3n.<\/p>\n Muniesa, Fernando., 2019. Electrosintesis Microbiana A Partir De Cultivos Mixtos De Bacterias Fototrofas Rojas. Trabajo de fin de Grado. Universidad Politecnica de Madrid.<\/p>\n Nayak S., Sevda S. Urine based bioelectrochemical system: Resources recovery and domestic wastewater treatment prospectives. 2022. Bioresource Technology Reports, 20, art. no. 101257 DOI: 10.1016\/j.biteb.2022.101257<\/p>\n Reyes-Vidal, Y., Bacame-Valenzuela, J., P\u00e9rez-Garc\u00eda, J., Hern\u00e1ndez Palomares, A., Espejel Ayala, F. Chapter 14 – Bioelectrochemical Methods for the Recovery of Products From Wastewater, Editor(s): Maulin P. Shah, Angana Sarkar, Sukhendu Mandal, Wastewater Treatment, Elsevier,2021, Pages 295-310, ISBN 9780128218815, https:\/\/doi.org\/10.1016\/B978-0-12-821881-5.00014-3<\/a><\/p>\n Rodenas, P., Wardman, C., Esteve-N\u00fa\u00f1ez, A. (2019). \u2018Chapter 13 – Metals recovery from wastewater by microbial electrochemical technologies\u2019. Wastewater Treatment Residues as Resources for Biorefinery Products and Biofuels pp. 281 – 307 Elsevier.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" La valorizaci\u00f3n de aguas residuales hace referencia al proceso de recuperaci\u00f3n de recursos, como son energ\u00eda, nutrientes y agua, de las aguas residuales. De esta forma, en lugar de considerar estas aguas como un desecho para ser eliminado, el tratamiento se orienta no s\u00f3lo a reducir el impacto ambiental que provocan, sino adem\u00e1s a su reutilizaci\u00f3n y generaci\u00f3n de nuevas sustancias e incluso energ\u00eda. Mediante las Tecnolog\u00edas Electroqu\u00edmicas Microbianas, las aguas residuales pueden ser materia prima para producir fertilizantes, biocombustibles, biopl\u00e1sticos, y por supuesto un agua limpia. En general, la generaci\u00f3n de productos de aguas residuales industriales utilizando sistemas bioelectroqu\u00edmicos\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":42,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134125"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/users\/42"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=134125"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134125\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":134131,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134125\/revisions\/134131"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=134125"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=134125"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=134125"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"\"](\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2023\/02\/UAH_Feb23_Fig1.png\")
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