La Fundación Séneca de Murcia financia la prueba de concepto de un dispositivo que permite detectar en tiempo real la presencia de microorganismos patógenos como la bacteria E. Coli en aguas depuradas y ajustar el tratamiento tiempo récord.
La Unión Europea ha incrementado la presión para que el agua que sale de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) lo haga en las mejores condiciones posibles. El objetivo pasa por reducir la llegada de microorganismos patógenos y otros contaminantes al medio ambiente, sin embargo se trata de una tarea nada sencilla.
Hasta la fecha, las EDAR calculan la cantidad y variedad de contaminantes que llevan las aguas que reciben mediante campañas periódicas. El problema es que estas previsiones tienen un margen de error elevado y los resultados de las aguas se obtienen en un plazo de entre 24 y 48 horas, de forma que cuando se ajusta el tratamiento, los contaminantes que se querían neutralizar están ya a mucha distancia de la depuradora. La solución pasa por un sistema capaz de analizar en tiempo real del agua y sale de la depuradora, cuya información ayude a prestar un tratamiento ajustado a los niveles de contaminación de las aguas.
Qué sistema es capaz de detectar en tiempo real la presencia de E. Coli en aguas residuales
En el marco de la tesis doctoral de Daniel Carreres, con financiación de la Fundación Séneca, la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) logró desarrollar un dispositivo que calcula en tiempo real la carga de contaminantes de aguas residuales, también la presencia de E. Coli, mediante análisis espectrofluométrico.
Este aparato, patentado en la Oficina Española de Patentes y Marcas, no sustituye a los análisis PCR que se deben realizar por normativa a las aguas tratadas, pero sí que constituye una herramienta que emite una señal cuando detecta contaminantes no permitidos en el agua, resultado de que el proceso de depuración no se está realizando de la manera adecuada o no está calibrado para las condiciones de esas aguas concretas.
Cuál es el objetivo de la prueba de concepto del sistema para detección de patógenos en aguas depuradas
Ahora se va a dar un paso más en la industrialización de este dispositivo, mediante un proyecto de prueba de concepto de la UPCT y la empresa Acciona, financiado con 300.000 euros por la Fundación Séneca, y que lidera el director de la Escuela de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos y de Ingeniería de Minas, Juan García Bermejo.
Este aparato que se espera mejorar equipa un sistema de análisis espectrofluorimétrico basado en tecnología LED, y se va a emplear para monitorizar la presencia de la Escherichia Coli (E. Coli) en las aguas que salen de la estación de depuradora.
Por qué tanto interés en detectar la presencia de la E. Coli
El foco se pone en la bacteria E. Coli porque está considerada como uno de los valores de referencia para determinar los niveles de contaminación, y su presencia denota que el proceso de depuración ha fallado.
«El procedimiento para analizar en laboratorio la presencia de E. Coli es muy costoso en tiempo y dinero, y no permite hacer un análisis en tiempo real», explica Daniel Carreres, que ahora es profesor de Centro Universitario de la Defensa de San Javier. El nuevo dispositivo que se va a mejorar en este proyecto financiado por la Fundación Séneca, realiza análisis a tiempo real y funciona como un sistema de alarma que alerta sobre la carga de contaminantes en las aguas tratadas, a fin de que se pueda ajustar el proceso de depuración en un tiempo récord.
Cómo funciona el dispositivo de análisis de aguas depuradas
El dispositivo presenta un conjunto de innovaciones que podrían cambiar la dinámica de trabajo en las estaciones depuradoras y dotarlas de una capacidad de respuesta mucho mayor. Se basa en un análisis indirecto de las aguas, que consiste irradiar la muestra de agua con diferentes longitudes de onda, para obtener una imagen multiespectral.
«En función de las propiedades físicoquímicas de la muestra, hay ciertas longitudes de onda que pasan con más o menos dificultad a través de ella. Con eso, registramos la cantidad de luz que logra atravesar la muestra y obtenemos una gráfica, que la llamamos respuesta espectral».
Sin embargo, para detectar la E. Coli este procedimiento no es suficiente y se implementa con lo que se conoce como fluorescencia molecular. Con esta técnica se consigue que algunos elementos con la capacidad para absorber luz emitan en unas longitudes de onda determinada, con lo que se puede obtener la respuesta fluorimétrica.
Cómo se analiza la información recabada por el dispositivo de análisis de aguas
La información obtenida mediante los dos procesos es expuesta a un sistema de inteligencia artificial, entrenado después de haber hecho un proceso de calibración; de esta manera se consigue que el modelo detecte ciertos patrones en las gráficas.
«A partir de estos patrones somos capaces de predecir parámetros como la demanda química de oxígeno, la concentración de sólidos, la demanda de amonio, la presencia de contaminantes orgánicos emergentes como cafeína e ibuprofeno y, por supuesto, la de E. Coli», explica Daniel Carreres.
El estudio de prueba de concepto está focalizado en las aguas de salida de la estación depuradora, aunque este dispositivo se puede emplear en cualquiera de las fases del proceso de depuración de aguas.
El equipo de la Politécnica de Cartagena ha patentado dos dispositivos diferentes. Uno de ellos funciona de manera autónoma, toma muestras de agua cada tres minutos, las analiza y envía los resultados a la nube. Sin embargo, en este proyecto de prueba de concepto con Acciona se va a emplear un modelo de escritorio, que requiere que un operario tome muestras de agua y luego las introduzca en el aparato, que se encarga de realizar el análisis espectrofluorimétrico, aporta la información sobre las condiciones de las aguas y emite una señal de alarma si se sobrepasan algunos de los parámetros de control, para que los responsables de la planta de tratamiento actúen en consecuencia.
«Nuestra ventaja es el tiempo reducido, el ahorro de costes, no tener que alterar la muestra, no tener que utilizar reactivos químicos. Simplemente tomamos la muestra, la agitamos para que no sedimente nada y se hace el análisis. Y al ser un análisis indirecto, no alteramos sus condiciones, por lo que esa misma muestra puede ser utilizada en el análisis PCR», aclara Carreres.
Esta prueba de concepto financiada por la Fundación Séneca va a ser clave para afinar una tecnología fundamental para la mejora de la depuración de aguas y lograr reducir la presencia de contaminantes.
