Por Andrés Zornoza Zornoza.

La mayoría de técnicos relacionados con la explotación de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) desconocen realmente qué es esa masa flotante grasienta que de repente invade la superficie de los reactores biológicos y decantadores secundarios, cundiendo el pánico entre los allí presentes. Indudablemente, conocen a los protagonistas, los temidos seres filamentosos, pero, ¿de qué forma consiguen estos seres estabilizar dichas espumas?. Hoy os explicaré el mecanismo de la formación de espumas biológicas, como en la mejor partida de «comecocos» al más puro estilo de los 80.

Han sido propuestos varios mecanismos respecto a la formación del foaming. La morfología ramificada de las bacterias nocardioformes ha sido observada formando una «red» entre los flóculos, atrapando gotas de aceites y grasas y burbujas de gas, originando que el fango flote a la superficie. Otra hipótesis sugiere que el alto contenido lipídico de las células de Candidatus ‘M. parvicella’ y bacterias pertenecientes al grupo Mycolata (actinomicetos que contienen ácidos micólicos), conducen a una menor densidad, originando que tanto las grasas como el fango queden condenados a la superficie. Las teorías actuales indican que los organismos que causan foaming se enriquecen de forma selectiva en la espuma y que esta se ve favorecida por la hidrofobicidad que confieren los filamentos a las partículas sólidas. Dichos filamentos poseen una superficie hidrofóbica celular, originando una espuma que consiste en tres fases. Estas partículas deben ser de pequeño tamaño (menos de 300 µm) para que puedan ser elevadas por flotación a través de las burbujas de aire del sistema de aireación. Las partículas hidrofóbicas también pueden crear puentes entre dos burbujas de aire. Por lo tanto, para la formación de una espuma estable, son varios los factores que deben estar presentes: burbujas de gas, partículas hidrofóbicas y surfactantes de origen biológico.

En la primera imagen muestro un flóculo microscópico del cual sale una burbuja. Este flóculo se encuentra invadido en su interior por bacterias filamentosas formadoras de espumas, con superficie hidrofóbica celular.

Dichas bacterias son capaces de segregar surfactantes de origen biológico (p.ej. ácidos micólicos), cuyas moléculas contienen una cabeza polar (grupo carboxilo) y una cadena hidrocarbonada (apolar) con un grupo hidroxilo en el carbono beta. Bien, cuando esta molécula encuentra una doble fase líquido-gas, entonces es cuando puede disponerse de una forma energéticamente favorable, orientándose la cabeza polar hacia la fase acuosa y la cadena hidrocarbonada (apolar) hacia la fase gas (aire). De esta forma, las microburbujas de los sistemas de aireación serán atrapadas por estos surfactantes de origen biológico (burbuja que podéis observar en la primera imagen), condenando a la superficie a los flóculos (segunda imagen).

Por tanto, cuando observemos un reactor colapsado de espumas en la superficie, como el que muestro en la tercera imagen, deberemos de pensar que realmente son millones de flóculos que, como «Pac-Man» en la mejor partida de «comecocos», atrapa sin parar Pac-dots (burbujas de aire) gracias a la acción del biosurfactante. Mientras tanto, los técnicos relacionados con la explotación (jefes de planta, analistas, etc.) serían como los fantasmas o monstruos, Shadow (Blinky), Speedy (Pinky), Bashful (Inky) y Pokey (Clyde), que recorren el laberinto (EDAR) para intentar capturar o destruir a «Pac-Man«.

Espero que esta breve explicación haya conseguido transferir un conocimiento tan importante, como es la estabilidad de las espumas biológicas durante los episodios de foaming filamentoso.

D. Andrés Zornoza es Doctor en Ingeniería del Agua y Medioambiental por la Universitat Politècnica de València. Director del Aula de Bioindicación Gonzalo Cuesta (abgc.es) y además ejerce como técnico superior de investigación en el Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA-UPV) donde ha llevado a cabo diversas publicaciones y aportaciones a congresos tanto nacionales como internacionales.

Fuente: Blog de Andrés Zornoza en iAgua.
Publicado con autorización expresa del autor.