Umpiérrez y su equipo, en conjunto con diversas empresas y estudiantes, están desarrollando soluciones sostenibles que no solo buscan mejorar la gestión de efluentes, sino también revalorizar la biomasa generada. A través de sus investigaciones, Umpiérrez destaca la importancia de integrar estos procesos en una economía circular, contribuyendo a la reducción de la huella de carbono y promoviendo prácticas agrícolas más sostenibles.
Este proyecto surgió a partir de una colaboración con la docente de Biorremediación, Mary Lopretti, y la empresa AlgasUY, que se presentó con la inquietud y la necesidad de asesoramiento técnico para proporcionar tratamiento mediado por algas a efluentes industriales en una etapa preliminar.
“Inicialmente, tenían una cepa de algas identificada como Chlorella, pero no caracterizada a nivel de especie ni en cuanto a su performance en biorremediación. De ahí surgió la tesis de Ingeniería de las estudiantes María Clara Segovia y Matías Regina, en la que se trabajó con AlgasUY y un tambo nacional en la remediación de sus efluentes y la revalorización de la biomasa generada”, explica Umpierrez.
¿Hace cuánto vienen trabajando en esta idea?
Con algas empezamos a trabajar hace unos años junto con la graduada en Ingeniería en Biotecnología, Eliana Nervi, quien ahora está haciendo su doctorado en Australia. Ella ya había hecho su tesis de ingeniería y de licenciatura en uno de los primeros proyectos con microalgas en nuestro laboratorio. Surgió la idea de seguir trabajando con estos organismos dadas sus características y potencialidades.
Primero realizamos dos proyectos, uno de Licenciatura en Biotecnología con Rocío Fernández y otro de ingeniería con Facundo Rocha, donde trabajamos en la revalorización del tratamiento de agua de hidroponía con la empresa Verdeagua. Utilizamos microalgas para tratar esos efluentes, ricos en fósforo y nitrógeno, y revalorizar la biomasa, ya sea como fertilizante en el caso de la tesis de Rocío y con proyección para raciones animales en el caso de Facundo.
Además, se están tutoreando a dos estudiantes de ingeniería en producción de hidrógeno verde con microalgas genéticamente modificadas. Asimismo, estoy tutoreando una tesis de ingeniería donde se está trabajando con algas para optimizar la cosecha, utilizando hongos y producir astaxantina, un potente antioxidante utilizado en acuicultura y como suplemento.
¿Cuál es el estado actual de la gestión de aguas residuales de tambos en Uruguay?
La gestión actual implica un tratamiento en lagunas aerobias-anaerobias, donde los efluentes de lavados de excretas y restos de corrales, junto con algunos restos de producto no utilizado, van a una laguna. Allí, los microorganismos autóctonos tratan el agua, reduciendo algunos parámetros como nitrógeno y fósforo. Estas lagunas están expuestas a lluvias y sequías, y después de un tiempo, el agua puede alcanzar valores recomendados para su uso en riego. Sin embargo, muchas veces los valores de fósforo y nitrógeno son altos, lo que puede causar acumulación en el suelo y escurrimiento hacia cursos de agua, afectando ríos como el Santa Lucía, causando floraciones de cianobacterias que pueden producir toxinas.
¿Qué problemas específicos se han identificado en la gestión de aguas residuales en el sector lechero?
Los problemas específicos incluyen niveles altos de fósforo, nitrógeno, materia orgánica y patógenos en los efluentes finales, lo que los hace inapropiados para su uso en riego. La correcta gestión es crucial para evitar la eutrofización de cursos de agua y las floraciones de cianobacterias.
¿Cuál es el impacto ambiental actual de las prácticas de gestión de aguas residuales de tambos?
El impacto ambiental más importante es evitar el exceso de nutrientes y poder recuperarlos y revalorizarlos. En nuestras propuestas, extraemos fósforo con las algas, bajando su nivel en el agua residual y generando biomasa de alto valor. Este fósforo, previa evaluación, se puede utilizar como fertilizante. Las formulaciones de fertilizantes inorgánicos son más eficientes, pero las plantas absorben solo un 5 % del fósforo utilizado en agricultura, lo que varía según el pH del suelo. También hemos trabajado con organismos solubilizadores de fósforo para mejorar la sostenibilidad de las prácticas agrícolas.
¿Qué beneficios ambientales se esperan al implementar el tratamiento de aguas residuales con microalgas?
Esperamos crear un proceso circular donde se trate el agua y se revalorice el residuo generando biomasa de alto valor agregado. Presentamos un proyecto al Fondo María Viñas en colaboración con Conaprole, que también están interesados en reducir la huella de carbono. Las microalgas, al ser fotosintéticas, fijan carbono, reduciendo la huella de carbono. Algunas especies de microalgas se utilizan como suplemento en raciones animales, disminuyendo la metanogénesis en el rumen y contribuyendo a reducir la huella de carbono global en un sistema circular.
¿Qué desafíos técnicos y económicos se han identificado en la implementación de esta tecnología?
Hemos trabajado con presupuesto básico de laboratorio y tesis, lo cual es muy limitado. Recibimos apoyo de una empresa para estudios tercerizados de nitrógeno y fósforo. No tenemos equipo para medir nitrógeno total, algo que esperamos adquirir con nuevos proyectos. Un desafío es la cosecha de algas; evaluamos técnicas con hongos para generar flóculos fáciles de cosechar. Otro problema es la generación del inóculo a gran escala, y los rendimientos de biomasa son relativamente bajos. Mejores sistemas de aireación mejorarían los rendimientos, pero encarecen el proceso. Trabajamos con reactores caseros y no podemos adquirir reactores automatizados, lo que hace el proceso más creativo.
¿Qué especies de microalgas son más adecuadas para el tratamiento de aguas residuales en Uruguay?
Trabajamos con los géneros Chlorella y Parachlorella, ya que deben tolerar diversas condiciones ambientales y concentraciones de contaminantes. En 2023, evaluamos una cepa nativa de Chlorella sorokiniana en el propio efluente, que se comportó bien sola y en consorcio con la cepa de la empresa.
¿Cómo se integra este modelo en una economía circular?
El modelo consiste en tratar los residuos generados y usar el agua tratada para riego o lavados, y la biomasa para alimentar al ganado, aumentando los rendimientos de producción y reduciendo la generación de metano.
¿Existe apoyo, ya sea algún programa o desde el gobierno, para fomentar la adopción de tecnologías sostenibles en el tratamiento de aguas residuales?
La Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII) incentiva proyectos en sostenibilidad e impacto en cambio climático y huella de carbono.