Eliminación de compuestos farmacéuticos mediante un tratamiento acoplado con microalgas y electro-oxidación a pH circumneutral : estudio a escala de laboratorio (2023)
La presencia de microcontaminantes como los compuestos farmacéuticos en cuerpos de agua, es debido a la cultura de la automedicación y la creciente industrialización de las farmacéuticas. Junto con las bajas o nulas eficiencias de eliminación de estos compuestos por parte de las tecnologías convencionales para el tratamiento de las aguas residuales, situación que ha generado preocupación en las últimas décadas sobre su impacto en la vida acuática y la salud humana, por lo que se han investigado otras tecnologías adicionales de tratamiento para su eliminación, aunque estas pueden mineralizar totalmente los compuestos farmacéuticos tienden a ser costosas, es por ello que su combinación con un tratamiento biológico reduce los costos operativos. El objetivo de este estudio fue evaluar a escala de laboratorio la mejor configuración de dos tratamientos acoplados que combinan un sistema algal con un proceso de electro-oxidación a pH circumneutral para la eliminación de compuestos farmacéuticos presentes en el efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) Cañaveralejo de la ciudad de Santiago de Cali (Colombia). En el proceso de electro-oxidación para ambas se llevó a cabo utilizando ánodos y cátodos de electrodo de diamante dopado con boro (celda BDD/BDD) con una intensidad de corriente de 0,3 A y un tiempo de electrolisis de una hora. El tratamiento con microalgas para ambos acoples tuvo una duración de 7 días en un cuarto ambiental bajo condiciones controladas como una irradiancia de 2,14 μmol/m2s y aireación continua mediante una bomba eléctrica con una velocidad de flujo de 1 L/min. Los acoples se denominaron tratamiento 1 (T1) y tratamiento 2 (T2), la configuración del T1 consta de un proceso de electro-oxidación como pos-tratamiento del sistema basado en microalgas y el T2 viceversa, es decir, consistió en colocar el proceso de electro-oxidación como pre-tratamiento del sistema con microalgas. El estudio realizo en las instalaciones de la Universidad del Valle (edificio E27 y E20), se tomaron muestras para cada acople después de cada tratamiento bilógico basado en microalgas y del proceso de electro-oxidación dando un total de 5 muestras durante todo el estudio, incluyendo la del efluente de la PTAR-Cañaveralejo con el fin de conocer las concentraciones de los compuestos farmacéuticos, por el paso de cada tratamiento. La preparación de las muestras consistió en una doble filtración utilizando filtros de fibra de vidrio y de membrana de celulosa con porosidades de 1,5 y 0,45 μm respectivamente. Posteriormente, las muestras fueron envasadas en termos de acero inoxidable y conservadas en refrigeración a una temperatura de 4°C hasta su envío al laboratorio DVGW-Technologiezentrum Wasser en Karlsruhe, Alemania, en donde se llevó a cabo el análisis químico para identificar los compuestos farmacéuticos y sus concentraciones. Ambos tratamientos acoplados mostraron eficiencias de eliminación entre el 68-99% para el grupo de compuestos pertenecientes a los analgésicos y antiinflamatorios (paracetamol, ibuprofeno, diclofenaco, ketoprofeno y naproxeno). Las eficiencias de eliminación más altas se presentaron para los compuestos como el paracetamol y el ibuprofeno, con valores >99%. Sin embargo, la configuración del T1 presentó una mejor eficiencia de eliminación de compuestos farmacéuticos en comparación con el T2, con una eliminación promedio de 50,0% vs. 43,0%, respectivamente. Este estudio demostró que el tratamiento bioelectroquímico acoplado a un sistema natural biológico es eficiente en la eliminación de los compuestos farmacéuticos estudiados y que el T1 es la mejor configuración debido a que el tratamiento con microalgas redujo la presencia de carga orgánica e inorgánica en un 63%, lo que permitió que el proceso de electro-oxidación eliminara los compuestos farmacéuticos recalcitrantes, es decir los que son difíciles de eliminar o remover mediante procesos biológicos.