Effect of salinity on the performance of a sequencing batch reactor during the remediation of agricultural wastewater with duckweed as vegetation: Effect on the dominant microbial species
El aumento de los niveles de salinidad de 0 a 30 g/L de NaCl perjudica significativamente el rendimiento de un reactor de lote secuencial basado en la lenteja de agua para la remediación de aguas residuales agrícolas al reducir las eficiencias de eliminación de contaminantes, disminuir la productividad de la biomasa e inhibir las especies microbianas dominantes.
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Imagina un mundo donde el agua que usamos para cultivar nuestros alimentos se está convirtiendo lentamente en un gigantesco e invisible salero. Esto no es solo un problema para las plantas; es un dolor de cabeza para las máquinas que construimos para limpiar esa agua antes de que regrese al medio ambiente. Los científicos han estado tratando de resolver esto construyendo plantas de tratamiento "basadas en la naturaleza". Piensa en estas como jardines de alta tecnología donde trabajadores diminutos e invisibles (microbios) se unen con plantas verdes flotantes (como la lenteja de agua) para comerse la suciedad en el agua sucia. Es una danza simbiótica: las plantas dan oxígeno a los microbios, y los microbios se comen la contaminación, manteniendo todo el sistema saludable. Pero, ¿qué pasa si empiezas a echar sal en esta delicada danza? ¿Se detiene la música? ¿Se derrumba la pista de baile? Esta es la gran pregunta que los investigadores se están haciendo, porque a medida que nuestro suelo se vuelve más salino debido a las prácticas agrícolas, el agua que escurre de nuestros campos se convierte en una sopa salada que podría romper estas máquinas de limpieza verdes.
En este estudio, un equipo de investigadores decidió jugar el papel de "salero" para ver cómo un tipo específico de máquina de limpieza basada en la naturaleza, llamada Reactor de Lote Secuencial (SBR, por sus siglas en inglés), soportaría la presión. Configuraron un reactor lleno de suelo, agua y lenteja de agua, y comenzaron a añadir sal (cloruro de sodio, o NaCl) a la mezcla muy lentamente, aumentando la dosis desde cero hasta un nivel muy salado de 30 gramos por litro. Querían ver si el sistema podía seguir limpiando el agua o si la sal aplastaría a los microbios y a las plantas.
Los resultados fueron un poco como observar a un corredor de maratón que reduce su velocidad a medida que la carretera se vuelve más empinada. A medida que los niveles de sal aumentaban, la capacidad del reactor para limpiar el agua disminuía significativamente. Cuando no había sal, el sistema era una superestrella, eliminando el 99% de la urea (un tipo de residuo de fertilizante) y el 88% de la mugre orgánica (medida como DQO). Pero a medida que subían la sal hasta los 30 g/L, esas cifras se desplomaron hasta llegar a solo el 11% y el 9%, respectivamente. El amoníaco en el agua, que normalmente es devorado, comenzó a acumularse, cayendo de una eliminación del 81% a solo un 29%. Parece que la sal hizo que los "trabajadores invisibles" fueran menos activos y más lentos. La cantidad total de materia viva (biomasa) en el reactor se redujo de aproximadamente 9.21 gramos por litro a 7.49 gramos por litro. El suelo mismo se volvió "esponjoso" e hinchado, como una esponja que ha absorbido demasiada agua, y los cuerpos muertos de los microbios comenzaron a asentarse en el fondo, cambiando la química del suelo.
Curiosamente, la sal no dañó todo por igual. La eliminación de fósforo se mantuvo firme hasta que la sal alcanzó un nivel muy alto de 25 g/L, momento en el que empezó a tener dificultades. Los investigadores también analizaron más de cerca los microbios específicos que vivían dentro del reactor. Encontraron dos tipos principales de bacterias, Exiguobacterium aurantiacum y Staphylococcus haemolyticus. Aunque estas bacterias son conocidas por ser resistentes y pueden manejar algo de sal por sí solas, la combinación de alta sal más los otros químicos desagradables en el agua (como los pesticidas) las hizo mucho menos efectivas. Cuanto más salada estaba el agua, menos podían hacer estas bacterias.
Sin embargo, hubo un rayo de esperanza. El sistema no estaba muerto; solo estaba estresado. Cuando los investigadores finalmente dejaron de añadir sal y permitieron que el reactor funcionara nuevamente con agua dulce, los microbios y las plantas se recuperaron. La biomasa volvió a crecer, la eficiencia de limpieza regresó y las propiedades del suelo se estabilizaron. Esto sugiere que, si bien la alta salinidad puede detener temporalmente este tipo de sistema de limpieza verde, no necesariamente lo destruye para siempre. El estudio concluye que, aunque estos reactores basados en la naturaleza son excelentes, debemos tener cuidado con cuánta sal hay en el agua que les suministramos, porque demasiada sal definitivamente puede ralentizar al equipo de limpieza, incluso si ellos pueden recuperarse una vez que la sal se ha ido.
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