L'amoni (NH4+) és un contaminant present a tot tipus d'aigües, fet que ocasiona múltiples problemes mediambientals i de salut. Actualment, hi ha diverses tecnologies disponibles al mercat per eliminar amoni, però totes consumeixen molta energia i, conseqüentment, són molt cares. Les tecnologies electromicrobianes (en anglès, METs) utilitzen microorganismes electro-actius i són una alternativa biotecnològica de baix consum energètic per convertir l’amoni en nitrogen gas (N2). Tot i així, encara fa falta realitzar recerca i desenvolupament industrial per assolir resultats competitius a escala real. La tesi doctoral “Bioelectrochemical systems for ammonium removal in contaminated water” de Miguel Osset Álvarez té com a objectiu contribuir al desenvolupament de dues de les principals METs d'eliminació d'amoni: la nitrificació bioelectroquímica i la combinació de nitrificació aeròbica amb desnitrificació bioelectroquímica.
La nitrificació bioelectroquímica és una tecnologia molt prometedora per eliminar NH4+. Tot i això, els mecanismes darrere d'aquest procés no han estat completament dilucidats. Miguel Osset va construir, operar i estudiar un sistema bioelectroquímic nitrificant (niBES; sigles en anglès) durant 550 dies. Es va descobrir que el microorganisme dominant al niBES era un nitrificant (Achromobacter sp.), i que la hidroxilamina (NH2OH) i el nitrit (NO2-), dos intermediaris de la nitrificació, són compostos electroactius. En general, aquests resultats suggereixen que l'amoni es va transformar en nitrogen gas (N2) mitjançant un procés que combina l'oxidació bioelectroquímica de NH4+, la desnitrificació i, menys, l'anammox.
D'altra banda, es va construir un nou sistema bioelectroquímic (BES; sigles en anglès) d'eliminació d'amoni, l'e-biofiltre, integrant la desnitrificació bioelectroquímica en un biofiltre percolador. Es van utilitzar els e-biofiltres per transformar l'NH4+ present en aigua sintètica d'aqüicultura en nitrat (NO3-) i N2, cosa que va permetre reutilitzar aquesta aigua per a cultiu hidropònic. A més, els e-biofiltres van ser capaços d'eliminar la major part de l'amoni, la matèria orgànica i els sòlids en suspensió presents a l'efluent secundari d'una planta de tractament d'aigües residuals (EDAR) urbana, cosa que demostra que els e-biofiltres poden proporcionar un tractament holístic de les aigües residuals.
La defensa, que és pública, tindrà lloc el proper dimecres 8 de març a l’Aula Magna de la Facultat de Ciències de la UdG. Aquesta tesi doctoral ha estat dirigida pel Dr. Sebastià Puig Broch, Dra. Maria Dolors Balaguer Condom i Dr. Narcís Pous Rodríguez del Laboratori d'Enginyeria Química i Ambiental de la Universitat de Girona (LEQUIA).
Publicacions principals
- Pous, N., Korth, B., Osset-Álvarez, M., Balaguer, M. D., Harnisch, F., & Puig, S. (2021). Electrifying biotrickling filters for the treatment of aquaponics wastewater. Bioresource Technology, 319, 124221. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124221
- Osset-Álvarez, M., Pous, N., Hasan, S. W., Naddeo, V., Balaguer, M. D., & Puig, S. (2021). Electrified biotrickling filters as tertiary urban wastewater treatment. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 4, 100143. https://doi.org/10.1016/j.cscee.2021.100143
- Osset-Álvarez, M., Pous, N., Chiluiza-Ramos, P., Bañeras, L., Balaguer, M. D., & Puig, S. (2022). Unveiling microbial electricity driven anoxic ammonium removal. Bioresource Technology Reports, 17, 100975. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2022.100975
