Tesis doctorales de la Escuela Internacional de Doctorado de la URJC desde el curso 2024/25
Eliminación de disruptores endocrinos en aguas residuales mediante procesos basados en microalgas empleando un enfoque de biorrefinería
Autor
GARCÍA VÁZQUEZ, NOELIA
Director
BAUTISTA SANTA CRUZ, LUIS FERNANDO
Codirector
ESPADA SANJURJO, JUAN JOSÉ
Fecha de depósito
27-05-2025
Periodo de exposición pública
28 de mayo a 10 de junio de 2025
Fecha de defensa
24-06-2025 - Salón de Grados, Departamental II, Móstoles a las 11:00 horas
Modalidad
Presencial
Programa
Tecnologías industriales, Química, Ambiental, Energética, Electrónica, Mecánica, y de los materiales
Mención internacional
No
Resumen
La presente tesis aborda la necesidad del desarrollo de nuevas tecnologías sostenibles para la depuración y reutilización de aguas residuales con el fin de abordar la problemática actual existente de la escasez hídrica. Para ello, se centra en los compuestos disruptores endocrinos (CDEs), cuya creciente presencia en el medio, principalmente acuático, representa un riesgo ambiental y sanitario. Como solución, en este estudio se propone un sistema basado en microalgas, evaluando su capacidad para eliminar de forma simultánea nutrientes y CDEs de aguas residuales, así como la valorización energética de la biomasa producida mediante digestión anaerobia, todo ello enmarcado en el concepto de biorrefinería y economía circular.
Como primera etapa, se desarrolló un método analítico robusto para detectar una mezcla de seis CDEs que aparecen típicamente en aguas residuales (metilparabeno, propilparabeno, butilparabeno, benzofenona, bisfenol A y estrona) en matrices acuosas, utilizando una extracción en fase sólida (SPE) y cromatografía liquida (HPLC-DAD). Respecto a la SPE, se optimizaron parámetros clave como el pH, el volumen de muestra, el volumen de eluyente y la masa de adsorbente del cartucho, obteniendo un método sensible y reproducible incluso en matrices complejas.
En una segunda fase, se investigó el uso de las microalgas Chlorella vulgaris y Scenedesmus sp. como tratamiento biológico (secundario) en agua residual sintética, cuya composición era similar al efluente del primario, dopadas con los CDEs. Se analizó el crecimiento y la composición de la biomasa, así como la eliminación de nutrientes y de CDEs durante 7 días. Además, se estudiaron los mecanismos de eliminación de estos CDEs, identificando la biodegradación y la degradación abiótica como las principales vías de degradación dependiendo del compuesto y la especie, aunque también se observaron pequeñas fracciones bioadsorbidas y bioacumuladas. C. vulgaris demostró la mejor adaptación a este medio, debido principalmente a su preferencia por el amonio como fuente de nitrógeno.
Después del tratamiento de aguas residuales, la biomasa resultante fue valorizada mediante digestión anaerobia, con y sin haber sido previamente sometida a un pretratamiento hidrotermal. Pese a que C. vulgaris generó mayor cantidad de metano, ambas especies mejoraron significativamente su producción con el pretraramiento (1,3 veces más con Scenedesmus sp. y 1,5 veces más con C. vulgaris), demostrando que ambas especies tienen potencial para ser revalorizadas por esta vía dentro del concepto de una biorrefinería.
Finalmente, se evaluó el uso de C. vulgaris y Scenedesmus sp. como tratamiento terciario en agua residual real recogida del efluente de la decantación secundaria, donde Scenedesmus sp. mostró la mejor adaptación y eficiencia de eliminación de nitratos y fosfatos, por lo que se seleccionó como la especie más óptima para este propósito. Además, Scenedesmus sp. presentó también una alta eficiencia de degradación de BPA y estrona (100%) en 7 días. Los parabenos, además de degradarse completamente en 7 días en presencia de esta especie, presentaron cierta degradación abiótica y la BP fue solo parcialmente eliminada por Scenedesmus sp. en ese periodo de tiempo.
En conjunto, los resultados que se obtuvieron demuestran que los sistemas basados en microalgas no solo eliminan eficazmente nutrientes y CDEs, sino que permiten valorizar la biomasa generada, contribuyendo a un modelo de economía circular en la gestión de aguas residuales.
