Potencial de tratamiento del digestato líquido de cinco microalgas verdes en cultivos no axénicos

Convertir los residuos en un recurso

Las plantas de digestión anaerobia transforman residuos alimentarios y agrícolas en biogás, un combustible renovable. Pero también generan un residuo líquido llamado digestato líquido, cargado de nitrógeno y fósforo. Si este subproducto no se gestiona adecuadamente, puede contaminar ríos y suelos. Este estudio explora si microalgas verdes presentes de forma natural, creciendo junto con bacterias, pueden depurar este líquido desafiante mientras convierten sus nutrientes en biomasa útil.

Por qué los restos son un problema

A medida que la producción de biogás se expande en todo el mundo, también lo hace el volumen de digestato. La fracción líquida, que constituye la mayor parte del volumen, es rica en nutrientes para las plantas pero también en residuos orgánicos y, a veces, en metales pesados y patógenos. Aplicarlo en tierras agrícolas puede ser útil como fertilizante, pero en exceso provoca contaminación de aguas y sobrecarga del suelo. Los métodos convencionales de tratamiento suelen ser costosos y no muy eficientes, especialmente para plantas de biogás pequeñas o independientes. Una solución más elegante es usar el líquido como medio de cultivo para microalgas, que pueden captar nutrientes, limpiar el agua y generar biomasa para productos como alimento animal o biocombustibles.

Poner a prueba microalgas silvestres

Los investigadores recogieron digestato líquido de una planta piloto que procesa residuos vegetales como maíz, guisantes y judías. Lo diluyeron solo cinco veces con agua y no lo esterilizaron, deliberadamente manteniéndolo cercano a condiciones del mundo real. Cinco cepas de microalgas verdes, aisladas de cuerpos de agua naturales en lugar de compradas en colecciones de cultivos, se cultivaron en pequeños reactores iluminados durante cuatro meses. Estos cultivos eran “no axénicos”, lo que significa que las algas convivían con sus bacterias naturalmente asociadas. El equipo monitorizó indicadores clave de contaminación—formas de nitrógeno, fosfato y materia orgánica—así como el crecimiento algal y los cambios en la comunidad bacteriana.

Cómo el control del pH cambió las reglas del juego

El experimento tuvo dos etapas principales. En la primera fase de 60 días, el digestato se suministró a los reactores sin controlar la acidez (pH). Las microalgas crecieron al principio, pero a medida que la comunidad mixta liberó dióxido de carbono y transformó el nitrógeno, el pH descendió gradualmente hasta valores ligeramente ácidos. Esta desaceleración del crecimiento limitó la cantidad de contaminación eliminada: el nitrógeno total se redujo aproximadamente entre un 55% y un 70%, y la eliminación de fosfato se mantuvo por debajo de aproximadamente el 50%. En la segunda fase de 60 días, el equipo elevó y mantuvo cuidadosamente el pH por encima de la neutralidad mediante pequeñas adiciones de hidróxido de sodio. Bajo estas condiciones más alcalinas, las algas prosperaron, aumentaron los niveles de clorofila y los reactores eliminaron sustancialmente más nitrógeno y fosfato, aunque la eliminación de algunos compuestos orgánicos se volvió menos eficaz.

Algas, bacterias y un acto de equilibrio

Entre las cinco especies probadas, las culturas dominadas por Desmodesmus communis destacaron. Eliminaban casi el 90% del nitrógeno total y más del 90% del fósforo en la fase con control de pH, a pesar de que esta alga no alcanzó las mayores cifras de células. Su ventaja parece ligada a sus estructuras multicelulares más grandes y a la forma en que interactúa con bacterias asociadas. El análisis genético mostró que cuando se ajustó el pH al alza, el equilibrio de los grupos bacterianos cambió: algunos disminuyeron, mientras que otros que prosperan en ambientes alcalinos y ricos en nutrientes se volvieron más comunes. Ciertas bacterias parecían especializarse en descomponer materia orgánica compleja, mientras que otras ayudaban a eliminar nitrógeno y fósforo o a hacer estos nutrientes más accesibles para las algas. El rendimiento general surgió de esta comunidad mixta y cooperativa más que de las algas por sí solas.

De efluente contaminado a ciclos más limpios

En términos sencillos, el estudio muestra que dejar que la mezcla de algas y bacterias “haga lo suyo” no es suficiente: el control cuidadoso del pH es crucial para desbloquear todo su poder depurador. Con las condiciones adecuadas, microalgas verdes silvestres que viven con bacterias pueden eliminar la mayor parte del exceso de nitrógeno y fósforo del digestato líquido usando solo una dilución moderada y sin esterilización. Esto hace que el líquido tratado sea más seguro para su reutilización en plantas de biogás o para su retorno potencial al medio ambiente, mientras que la biomasa algal resultante puede convertirse en un producto secundario. Tales sistemas podrían ayudar a cerrar los ciclos de nutrientes, reducir residuos y hacer la producción de biogás más sostenible.

Cita: Sobolewska, E., Borowski, S. & Nowicka-Krawczyk, P. Liquid digestate treatment potential of five green microalgae in non-axenic cultures. Sci Rep 16, 14589 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45636-5

Palabras clave: microalgas, digestato anaerobio, eliminación de nutrientes, biogás, tratamiento de aguas residuales