BIOSHELL: Desarrollo de un filtro biológico innovador para aplicación en acuicultura basado en un relleno sostenible de concha de mejillón

La entidad beneficiaria ANFACO-CECOPESCA ha desarrollado, junto con su socia, la Universidad de Valladolid, pruebas a escala de laboratorio que permitieron comparar y obtener resultados sobre la efectividad de la concha de mejillón en sistemas de biofiltración frente al uso de materiales plásticos.

Los datos recogidos posibilitaron el cálculo del dimensionamiento de los biofiltros, dando lugar a un diseño del sistema piloto compuesto por dos biofiltros para desnitrificación-nitrificación mediante lechos de conchas de mejillón para el tratamiento de agua de piscifactoría. Al ser comparados con rellenos comerciales, los resultados del uso de nuevos rellenos sostenibles fueron positivos.

En particular, se montaron dos reactores de nitrificación, uno con conchas y otro con biobolas comerciales. Además, un tercer reactor, de desnitrificación con conchas, se montó a la vez, pero se arrancó una vez los equipos de nitrificación tuvieron un estado estacionario estable. Los reactores de nitrificación operaron durante 120 días, con concentraciones de amonio que variaron de los 25 ppm iniciales a los 5 ppm y con dos TRH distintos 1 y 0,5 días. Por su parte, el reactor de desnitrificación operó durante 70 días, con la salida del reactor de nitrificación con conchas de mejillón. Los resultados muestran que con los filtros de biobolas se consiguió la eliminación casi del 100 % a concentraciones de 15, 10 y 5 ppm y TRH 1 día. Se registraron ciertos problemas por la subida del amonio sin explicación aparente. Las bajadas puntuales de pH se compensaron con bicarbonato. Con el biofiltro de conchas, se consiguió una eliminación de casi del 100 % a concentraciones de 10 y 5 ppm y TRH 1 día, y a 5 ppm y 0,5 días de TRH, excepto en los últimos días, que se produjeron subidas del amonio, no se registraron problemas de pH. En cuanto a la desnitrificación, se operó con un TRH de 1-1,5 días, alimentando la salida del reactor de nitrificación con conchas, pero los resultados no fueron satisfactorios.

Como en los resultados de laboratorio no se consiguió desnitrificar, se pensó en un sistema que permitiese mejorar la tasa de desnitrificación mediante la modificación de la configuración del reactor, colocando el sistema de desnitrifciación previo al de nitrificación. El sistema piloto se montó en la planta del Grupo Tres Mares en Lires. Los biofiltros de nitrificación y desnitrificación se rellenaron con conchas de mejillón, y se inoculó el biofiltro con una mezcla de lodo de EDAR urbana con bacterias nitrificantes de acuario, al igual que en los sistemas de laboratorio. El sistema piloto estuvo operando 10 semanas, se realizaron mediciones de pH, de concentración de amonio, nitritos y nitratos unas 2-3 veces por semana y se monitorizó la eliminación de materia orgánica en fase estacionaria. La eliminación del amonio y del nitrito fue del 100 % en los últimos 20 días, mientras que la concentración de nitrato se redujo en los últimos días, indicando que la desnitrificación era adecuada, al contrario de lo que sucedió a escala laboratorio, donde el nitrato no se eliminaba.

En definitiva, los resultados muestran que el uso de concha de mejillón conllevó una mayor estabilidad en el proceso de nitrificación.

Las conclusiones principales del estudio han sido:

• Se ha verificado una eficacia similar en sistemas de relleno de conchas respecto a los rellenos de biobolas para la eliminación de nitrógeno. La validación a escala piloto y con agua real de la efectividad de las conchas de mejillón como relleno de biofiltros ha dado lugar a resultados del 100 % en eliminación de amonio y de nitrito, con una capacidad de eliminación de 5 ppm por día de nitrógeno amoniacal. Además, el pH se mantuvo estable entre 7.8 y 7.2 durante la mayor parte de la operación, sin necesidad de fuentes de alcalinidad externas.  Los análisis de Carbono Orgánico Total (TOC) en muestras de entrada y salida indicaron una eliminación de materia orgánica en torno al 45-55 %.
• El uso de la concha permite una mayor estabilidad en el pH en los biofiltros, tal y como se preveía inicialmente.
• El escalado mejoró los resultados respecto a la eliminación de nitrato en laboratorio, aunque se necesitaron tiempos mayores para llegar a proceso estable.

El mayor problema es que se emplea muy poca cantidad de residuo, ya que no se acumulan biofilms en periodos cortos y, por ello, no hay necesidad de reposición del relleno de concha, por lo que como solución de acuicultura es viable, pero para la gestión del residuo, la demanda sería baja.

Los resultados se han difundido en la revista Investigación, así como en el blog de Anfaco y en numerosas notas de prensa, además de su difusión en el canal de Twitter del perfil del proyecto y otras redes sociales.

Cabe concluir que el apoyo y fomento de actividades dirigidas al aprovechamiento de residuos procedentes de la acuicultura, tales como las conchas de mejillón en el caso que ocupa, mediante la aplicación en sistemas de biofiltración en instalaciones de acuicultura u otras susceptibles de valoración, favorecerá, desde una perspectiva de economía circular y sostenible, una reducción de los impactos de la actividad humana sobre el medio ambiente.