Especies de nitrógeno en un humedal artificial asistido electroquímicamente a escala de laboratorio

Resumen

Los humedales artificiales asistidos electroquímicamente se desarrollaron para la depuración de agua residual y, simultáneamente, la generación de electricidad. Esto es posible aprovechando la actividad microbiana en la zona anaerobia y las condiciones aerobias en la superficie. En la región anaerobia, comunidades bacterianas degradan materia orgánica y otros compuestos y transfieren electrones a un ánodo como resultado de su metabolismo. Estos electrones se transfieren al cátodo (en la superficie), en donde reaccionan con el oxígeno presente y con los iones hidrógeno que también se transfieren como resultado del metabolismo microbiano. Los productos son agua más limpia y una corriente eléctrica. Simultáneamente, ocurren diversas transformaciones bioquímicas al interior del humedal. Los nutrientes presentes como el nitrógeno se transforman químicamente dependiendo de las condiciones de aerobiosis y de la presencia de ciertas especies bacterianas. El presente trabajo se enfoca en el estudio de la transformación de las especies de nitrógeno y en la generación de electricidad en un humedal artificial asistido electroquímicamente a escala de laboratorio. Para ello, se dio seguimiento a seis humedales de 5 L de volumen de trabajo; en cada humedal se instaló un ánodo, un cátodo y un circuito eléctrico externo conectado a una resistencia eléctrica distinta. Los electrodos se fabricaron con fieltro de grafito y lámina de acero inoxidable. Las resistencias eléctricas empleadas corresponden a los valores de 20 kΩ, 10 kΩ, 5 kΩ, 1 kΩ, 100 Ω y un humedal se dejó en circuito abierto. La especie vegetal empleada fue Phragmites australis y el sistema operó bajo condiciones ambientales a la sombra. A partir del análisis de resultados se observó que la conexión de la resistencia eléctrica externa tuvo un efecto sobre la remoción de nitrógeno; el reactor con menor remoción de nitrógeno total fue el reactor que se mantuvo en circuito abierto, mientras que los reactores con mayor remoción fueron los que estuvieron conectados a una resistencia de 1 y 10 kΩ.