Un dels reptes principals de les estacions depuradores d’aigües residuals urbanes (EDARs) és eliminar compostos de nitrogen d’una manera sostenible. El nitrogen és necessari per al creixement de les plantes però si s’aboca en excés provoca la contaminació de les aigües i altera els ecosistemes aquàtics. En les EDARs convencionals del segle XX el nitrogen s’eliminava de manera majoritària a través de l’acció combinada de dos tipus de bacteris. Un grup, els dels nitrificants, utilitza oxigen per a oxidar l’amoni a nitrit, que a la vegada s’oxida a nitrat. El segon grup, el dels bacteris desnitrificants, converteix aquestes formes oxidades del nitrogen en nitrogen gas a través de l’oxidació de la matèria orgànica, que actua com a donant d’electrons. Tanmateix, ambdós tractaments presenten una alta demanda de recursos i d’energia: la nitrificació requereix aeració i la desnitrificació requereix l’addició  externa de matèria orgànica.

El descobriment dels bacteris Anammox el 1995 va canviar la nostra comprensió del cicle del nitrogen i va obrir un nou camí per a incrementar la sostenibilitat de les depuradores d’aigües residuals. A diferència dels bacteris nitrificants, els Anammox són capaços de dur a terme l’oxidació autotròfica de l’ió amoni. La configuració més comú d’un procés Anammox és la “nitritació parcial-anammox” (PNA), en al qual gairebé la meitat de l’amoni d’entrada és transformat en nitrit per bacteris oxidants (ammonia-oxidising bacteria, AOB) i l’amoni restant és oxidat amb bacteris Anammox (AnAOPB), que utilitzen nitrit com a acceptor d’electrons i no necessiten oxigen. Seguint aquesta estratègia, l’anammox ha estat reconegut com una tecnologia viable per assolir un tractament d’aigües residuals neutre energèticament i amb una millora significativa de l’eficiència en recursos. Així, en comparació amb el procés convencional de nitrificació-desnitrificació, la combinació nitritació parcial-anammox precisa de menys oxigen, amb la conseqüent reducció de costos d’aeració; redueix la producció de fangs; i no li cal l’addició de matèria orgànica per a eliminar nitrogen.

Els processos Anammox ja s’han aplicat per tractar aigua abocada a línies secundàries d’EDARs urbanes, amb un alt contingut en nitrogen i un rati C:N baix. No obstant això, en els darrers anys s’ha incrementat l’interès per implementar processos basats en anammox en la línia principal, que conté la majoria del nitrogen. Tanmateix, l’eliminació autotròfica de nitrogen per PNA encara ha d’enfrontar-se a alguns reptes tecnològics importants, com ara un creixement lent dels bacteris anammox (sobretot a baixes temperatures) i la repressió del procés de nitratació. La tesi doctoral “Operational strategies towards nitritation-anammox implementation for mainstream municipal wastewater treatment” de Tiago Vitor Akabociha estudiat noves estratègies operacionals per a abordar els reptes esmentats anteriorment amb l’objectiu d’assolir un procés PNA estable en la línia principal d’EDARs urbanes. L’autor ha investigat els paràmetres següents: un contingut molt baix d’oxigen dissolt (OD); l’efecte de la temperatura; la influència de diferents ratis de carboni inorgànic i nitrogen; i la configuració del reactor (batch seqüencial o flux de pistó).

Els resultats mostren que amb el control de l’OD a nivells extremadament baixos s’assoleix una eliminació mitjana del nitrogen de 0.37 ± 0.07 kg N·m^-3·d^-1 a 25ºC. L’investigador ha demostrat que un baix nivell d’OD no és suficient per a una nitritació completa, ja que la producció de nitrat dels bacteris oxidants del nitrit (en anglès, NOB) és limitada i el potencial per assolir eficiències d’eliminació més altes, també. Val a dir que després de disminuir la temperatura operacional a 15ºC els processos PNA es van mantenir estables durant uns quants dies, però l’operació de l’activitat anammox a llarg termini es va reduir i va frenar l’eliminació de nitrogen. Tiago Vitor Akabocci també va estudiar la comunitat bacteriana amb tècniques moleculars d’alt rendiment. Els grups bacterians dominants pertanyien als gèneres Planctomycetes, Proteobacteria, Chloroflexi i Bacteroidetes.

El grup de recerca LEQUIA de la UdG ha estat pioner en el desenvolupament i l’escalatge de processos PNA per a tractar efluents complexos. Els supervisors de la tesi, el Dr. Jesús Colprim, el Dr. Maël Ruscalleda (actualment a l’empresa Createch360º) i la Dra. Maria Dolors Balaguer, han aplicat el procés Anammox a efluents de depuradores d’aigües residuals urbanes i a lixiviats d’abocador. Aquesta tesis, finançada a través d’una beca del govern el Brasil fa un pas endavant per aprofitar el gran potencial que tenen els bacteris Anammox per ajustar de manera sostenible el contingut de nitrogen en aigües residuals.