Tratamiento y valorización de efluentes residuales de refinería mediante bacterias fototróficas púrpura

Abstract

Se prevé que la demanda global de petróleo seguirá en ascenso hasta un periodo comprendido entre 2030 y 2050, momento en el que se espera que nuevas tecnologías puedan cumplir con la demanda energética global como alternativa a los combustibles fósiles. Este escenario supone que la industria del refino continuará operando a corto/medio plazo y que, por tanto, el impacto ambiental asociado se mantendrá al menos durante dicho periodo. De entre los efluentes residuales que genera la industria del refino del petróleo, además de gases de efecto invernadero, destaca la generación de aguas residuales (hasta 1,6 veces el volumen de crudo procesado) que contienen sólidos, hidrocarburos, compuestos aromáticos y metales pesados entre otros, y su peligrosidad para el medio ambiente impide su vertido sin un tratamiento adecuado. Este tratamiento suele consistir en una etapa de eliminación de sólidos y otras sustancias insolubles (aceites y grasas), seguida de un tratamiento biológico por fangos activos convencional y, en ocasiones, un tratamiento terciario en caso de necesitar una calidad de agua mayor para su vertido o reutilización. Pese a que esta estrategia generalmente es capaz de eliminar la mayoría de los contaminantes para cumplir con los límites de vertido, se enfrenta, a su vez, a una serie de retos y limitaciones. El principal reto al que se enfrentan estos tratamientos convencionales de las aguas residuales de refinería es la alta demanda energética del tratamiento biológico. Al basarse en el uso de microorganismos aerobios como los fangos activos, el suministro de aire de las balsas aerobias exige unos requerimientos energéticos que potencian aún más la generación de gases de efecto invernadero en la planta. Actualmente, las últimas tendencias en el ámbito de la depuración de aguas se orientan a la utilización de procesos menos energéticamente dependientes, como los tratamientos anaerobios (que consumen aproximadamente un 60% menos energía). No obstante, las aguas que llegan al tratamiento secundario del agua residual de refinería son consideradas como aguas de baja carga (baja concentración de materia orgánica en el efluente), lo cual limita en parte la utilización de sistemas Resumen 22 anaerobios ya que estos requieren de cargas medias/altas. Esto, sin embargo, ocurre en el caso de los tratamientos anaerobios convencionales, pero no así en tratamientos anaerobios novedosos y alternativos como los basados en cultivos mixtos de bacterias fototróficas púrpura. Las bacterias fototróficas púrpura son microorganismos fotoheterotróficos y quimioheterotróficos facultativos. Esto implica que son bacterias con un metabolismo muy versátil, capaces de crecer en condiciones aerobias (utilizando carbono de la materia orgánica y oxígeno para obtener energía), anaerobias (utilizando carbono de la materia orgánica y otros químicos para obtener energía) y fotoanaerobias (utilizando carbono de la materia orgánica o del CO2 disueltos en el medio y radiación para obtener energía). Respecto al tratamiento de aguas de refinería, estas bacterias pueden ser capaces de crecer en medios de baja carga en condiciones fotoanaerobias, de modo que son capaces de superar las limitaciones tanto del tratamiento aerobio convencional (no necesitan oxígeno) como del tratamiento anaerobio (no requieren de altas cargas orgánicas). Es por ello, que estos microorganismos podrían establecer una alternativa viable a los tratamientos más comúnmente utilizados en la depuración de aguas. De hecho, estas bacterias ya han demostrado ser capaces de depurar aguas residuales tanto industriales como domésticas, con ciertas ventajas sobre los microorganismos aerobios, como la eliminación de carbono y nutrientes vía asimilativa, la cual es más eficiente que las vías oxidativas propias de organismos aerobios. Además de esto, estas bacterias son capaces de generar productos de alto valor añadido como subproductos de su actividad. Entre ellos, destacan el hidrógeno, los biopolímeros (como los polihidroxialcanoatos), la proteína microbiana y otros compuestos específicos como carotenoides, bacteroclorofila y coenzima Q10.