Biorremediación de las aguas residuales alcalinas del maíz con Haematococcus pluvialis en condiciones de laboratorio y en estanque tipo raceway de 100 L

Convertir el agua residual de tortillas en un recurso

Cada día en México se elaboran millones de tortillas mediante un método ancestral de cocción llamado nixtamalización. Este proceso genera un efluente alcalino agresivo conocido como nejayote. Suele considerarse un residuo problemático que puede contaminar ríos y lagos, pero el nejayote también está cargado de nutrientes. Este estudio explora cómo un organismo microscópico de agua dulce, la microalga verde Haematococcus pluvialis, puede convertir ese problema en una oportunidad: depurar el agua mientras se produce una biomasa rica en nutrientes que podría utilizarse como fertilizante o alimento para animales.

Por qué las aguas residuales del maíz son un problema oculto

La nixtamalización mejora el sabor y el valor nutricional del maíz, pero deja grandes volúmenes de aguas residuales: más de 14 millones de metros cúbicos al año solo en México. Este líquido es fuertemente alcalino, turbio y está cargado de materia orgánica, nitrógeno, fósforo y sólidos en suspensión. Cuando se vierte sin tratar en alcantarillas o arroyos, fomenta proliferaciones de algas, reduce el oxígeno disuelto y perjudica la vida acuática. Grandes productores industriales han empezado a usar filtros y sistemas avanzados de tratamiento, pero las pequeñas y medianas tortillerías a menudo no pueden permitirse esa tecnología. Como resultado, la mayor parte del nejayote sigue saliendo de las fábricas sin tratamiento, creando una carga ambiental extendida pero en gran medida invisible.

Usar microalgas como equipos naturales de limpieza

El equipo de investigación recurrió a las microalgas, que pueden prosperar en aguas ricas en nutrientes mientras absorben el exceso de nitrógeno, fósforo y carbono orgánico. De cinco especies candidatas, Haematococcus pluvialis destacó por su capacidad para sobrevivir y funcionar bien en nejayote no diluido. Para ayudar a esta alga a enfrentar un líquido tan extremo, los científicos primero "endurecieron" el cultivo exponiéndolo brevemente a luz UV-C, lo que eliminó la mayoría de las células y seleccionó a las supervivientes más resistentes. Luego aumentaron gradualmente la proporción de nejayote en el medio de cultivo —del 15% hasta el 100%— hasta que las algas estuvieron totalmente aclimatadas. Esta preparación cuidadosa permitió que las microalgas usaran el nejayote no como un veneno, sino como alimento.

De matraces de laboratorio a un estanque en un invernadero

Escalar desde un pequeño matraz de laboratorio a un estanque raceway de 100 litros no es tan sencillo como hacer todo más grande. Las algas necesitan suficiente intercambio gaseoso —especialmente para la liberación de oxígeno y el suministro de dióxido de carbono— para crecer de forma sostenida y seguir tratando las aguas residuales. Los investigadores usaron una medida práctica de ingeniería llamada “kLa aparente”, que refleja la eficiencia con la que los gases se transfieren entre el aire y el líquido. Midiendo este valor en un pequeño matraz y luego ajustando las velocidades de agitación y del remo en un biorreactor de 5 litros y en un estanque abierto de 100 litros, buscaron mantener condiciones de transferencia de gas comparables en cada escala. Las mediciones en el estanque mostraron que la mezcla fue más intensa cerca del remo y más débil a mayor distancia, revelando que los estanques reales se comportan más como canales con flujo que como tanques perfectamente agitados.

¿Qué tan limpia queda el agua?

Bajo condiciones controladas de laboratorio, las algas adaptadas rindieron de manera impresionante. Eliminaban alrededor del 96% del nitrógeno total, prácticamente el 100% del fósforo y más del 92% de la demanda química de oxígeno (DQO), una medida de la contaminación orgánica. Cuando el proceso se trasladó al estanque raceway exterior de 100 litros, la remoción se mantuvo alta pero bajó ligeramente: alrededor del 87% para el nitrógeno, 99% para el fósforo y 90% para la DQO. La caída se relacionó principalmente con la evaporación que concentró los contaminantes restantes y con las variaciones de luz y temperatura en exteriores. Aunque el nitrógeno y el fósforo quedaron por debajo de los límites de vertido mexicanos, la DQO se mantuvo por encima de los umbrales regulatorios. Los autores sugieren añadir pasos de pulido sencillos, como coagulación con floculantes naturales o filtración con carbón activado, para acondicionar el agua hasta cumplir las normas.

De las aguas residuales a una biomasa útil

Además de depurar el agua, el proceso produjo una cantidad apreciable de biomasa microalgal. El análisis mostró que este material seco era rico en proteínas y minerales, especialmente calcio, lo que lo convierte en un posible ingrediente para biofertilizantes o piensos animales. En el laboratorio, las algas contenían casi un 39% de proteína, que bajó a alrededor del 27% en el estanque exterior de mayor escala, mientras que el contenido mineral (medido como cenizas) aumentó de aproximadamente un 31% a un 47%. El incremento de minerales refleja el elevado contenido natural de calcio del nejayote y el efecto de concentración por evaporación. Aunque se detectaron metales traza, sus niveles fueron bajos, y los autores señalan que lavados simples u otros posprocesos podrían mejorar aún más la seguridad y la calidad.

Un camino práctico hacia una producción de tortillas más limpia

Para un lector no especializado, la conclusión principal es que una planta microscópica puede convertir un efluente problemático de la industria alimentaria en agua más limpia y en un subproducto útil. Mediante un entrenamiento y escalado cuidadosos de Haematococcus pluvialis, los investigadores demostraron que los pequeños y medianos productores de tortillas podrían, en principio, adoptar un sistema de estanques relativamente simple que encaje en un modelo de bioeconomía circular. Aunque aún se necesita un paso de pulido adicional para cumplir totalmente con los estándares de vertido, el estudio demuestra una base robusta y escalable para una producción de tortillas más verde que protege las vías fluviales y genera valor a partir de lo que antes era solo residuo.

Cita: Najar-Almanzor, C.E., García-Cayuela, T., Gutierrez-Uribe, J. et al. Bioremediation of alkaline corn wastewater with Haematococcus pluvialis under laboratory and 100 L raceway pond conditions. Sci Rep 16, 5340 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35251-9

Palabras clave: aguas residuales de nejayote, biorremediación con microalgas, Haematococcus pluvialis, bioeconomía circular, procesamiento del maíz