Ceballos-Escalera, A., Pous, N., Chiluiza-Ramos, P., Korth, B., Harnisch, F., Bañeras Ll., Balaguer, M.D. & Puig, S. Electro-bioremediation of nitrate and arsenite polluted groundwater. Water Research 190: 116748
Electro-bioremediación de aguas subterráneas contaminadas con nitratos y arsenito
El presente estudio introduce tecnologías electroquímicas microbianas primarias para el tratamiento simultáneo y sostenible de contaminantes comunes de las aguas subterráneas. Además abre el terreno hacia una aplicación real para el tratamiento de las aguas subterráneas con contaminantes generalizados.
Área de estudio: Provincia de Girona (Cataluña)
Montaje del reactor: Se montaron y operaron dos reactores de electro-biorremediación de diseño tubular idénticos como réplicas. El afluente se bombeó directamente hacia arriba a través del compartimento del cátodo (parte interna), por rebosadero pasa a la parte superior del compartimento del ánodo (parte externa) hasta la salida del reactor situada en la parte inferior de este compartimento. En determinados períodos de funcionamiento, una fracción del efluente se recirculaba al afluente para aumentar el caudal interno.
Inoculación del reactor: Los compartimentos de ánodo y cátodo se inocularon simultáneamente durante 30 días antes de la operación continua. El cultivo autótrofo oxidante de arsenito se obtuvo a partir de sitios contaminados con arsénico de la provincia de Girona. Se recogieron muestras de aguas superficiales y subterráneas contaminadas (siete muestras). Cada muestra se sumó a 125 mL de medio mineral sin ninguna fuente de carbono orgánico con una concentración final de 15 mg As(III)·L-1.
Para alimentar a los reactores se utilizó un medio sintético que imitaba las aguas subterráneas contaminadas con nitrato y arsenito. Las aguas subterráneas sintéticas se prepararon teniendo en cuenta las principales características de las aguas subterráneas del pueblo de Navata, Gerona.
Se evaluaron diferentes tiempos de retención hidráulica (HRT), alcanzando una tasa máxima de reducción de nitratos de 519 g N-NO3−·m3NCC·d−1 a TRH de 2.3 h con una eficiencia de transformación de corriente en actividad desnitrificante de alrededor del 100 %. Simultáneamente, la oxidación del arsénico se completó en todos los TRHs probados hasta 1.6 h, alcanzando una velocidad de oxidación de arsenito de hasta 90 g As(III)·m−3·d-1 y eliminaciones cercanas al 100%.
La coexistencia de distintos contaminantes en las aguas subterráneas es una amenaza común. Se requieren tecnologías sostenibles y resilientes para su tratamiento.
El presente estudio ha evaluado tecnologías de electro-biorremediación para tratar aguas subterráneas contaminadas con nitrato (NO3−) en presencia de arsénico (en forma de arsenito - As(III)) como co-contaminante. Estas tecnologías aprovechan la capacidad de algunos microorganismos de realizar oxidaciones o reducciones utilizando un electrodo sólido, consumiendo corriente eléctrica.
El tratamiento se basó en la combinación de la reducción de nitratos a dinitrógeno gas (N2) (519 g N-NO3−·m3NCC·d−1) y la oxidación del arsenito a arsenato (90 g As(III)·m−3·d-1), que presenta menos toxicidad y se puede eliminar más fácilmente en posteriores tratamientos (fácilmente absorbible).
La oxidación del arsenito fue realizada principalmente por microorganismos utilizando, principalmente, el nitrato como aceptor de electrones, asociando la desnitrificación con la oxidación del arsenito.
Esta investigación fomenta la aplicación real de la tecnología de electro-biorremediación en lo que se refiere al tratamiento de aguas subterráneas con diferentes contaminantes. De esta forma, se demostró la capacidad de la electro-biorremediación para desnitrificar sin verse afectado por la presencia de arsénico y en un agua con baja conductividad eléctrica (aguas subterráneas). Además, también se demostró la viabilidad de esta tecnología para oxidar el arsenito como pretratamiento para su eliminación por otros métodos.
El sistema empleado en este estudio se ha escalado a escala piloto y se está testeando en la población de Navata (Girona).