El cultivo de microalgas utilizando aguas residuales se presenta como una estrategia prometedora que podría revolucionar la sostenibilidad en la acuicultura y otros sectores. Esta sinergia, que combina el tratamiento de efluentes con la generación de biomasa rica en nutrientes, se alinea perfectamente con el concepto de bioeconomía circular. Sin embargo, un reciente estudio de revisión publicado en la revista Processes profundiza en cuán realista es este enfoque hoy en día, analizando sus costos, impacto ambiental y verdadera madurez tecnológica.
La idea no es nueva, pero el interés científico se ha disparado. Los resultados de la investigación publicado por científicos del Bioprocess Intensification Group de la Federal University of Santa Maria, muestran que el uso combinado de los términos «microalgas» y «aguas residuales» en bases de datos científicas ha generado más de 12,800 artículos de investigación entre 2010 y 2024, con un 62% de ellos publicados solo en los últimos cinco años. A pesar de este entusiasmo, la aplicación comercial a gran escala sigue siendo una promesa. Este análisis busca responder una pregunta clave: ¿estamos sobreestimando el potencial de esta tecnología o subestimando los obstáculos que frenan su consolidación?
El potencial de la ficorremediación: más que limpiar el agua
La ficorremediación, el uso de microalgas para tratar efluentes, no solo limpia el agua, sino que la transforma. Ciertas cepas de microalgas, como Chlorella, Arthrospira y Scenedesmus, han demostrado ser capaces de eliminar hasta el 90% del nitrógeno y fósforo de las aguas residuales. Al mismo tiempo, producen una biomasa rica en proteínas, lípidos y carbohidratos, ideal para diversas aplicaciones, incluyendo el alimento para acuicultura.
Las microalgas tienen una notable capacidad metabólica para capturar una amplia gama de contaminantes, desde metales pesados y pesticidas hasta fármacos y antibióticos. Esto se logra a través de mecanismos como la bioadsorción (adhesión a la superficie celular) y la bioabsorción (captura dentro de la célula).
Sin embargo, para que este proceso sea eficiente, a menudo se requieren pretratamientos del agua residual, como el tamizado para eliminar sólidos o la desinfección para reducir competidores microbianos, aunque el objetivo ideal de la economía circular es minimizar estos pasos para reducir costos.
Análisis tecno-económico: los números detrás de la promesa
El principal atractivo de usar aguas residuales es la reducción de costos operativos, eliminando la necesidad de agua dulce y fertilizantes sintéticos. No obstante, la viabilidad económica depende críticamente de un factor: la productividad de la biomasa.
El estudio presenta dos escenarios contrastantes basados en datos de la literatura:
- Escenario pesimista: Utilizando aguas residuales de una instalación de petróleo y gas, la productividad de la biomasa disminuyó hasta en un 54% en comparación con el cultivo en medios sintéticos. Esto disparó el costo de producción de 4.45 EUR/kg a 9.69 EUR/kg. Estos valores están muy por encima del costo objetivo de 1.24 EUR/kg necesario para que la biomasa de microalgas compita con commodities como los aceites vegetales o cereales usados en piensos.
- Escenario optimista: Al usar aguas residuales de una industria láctea, la productividad de la biomasa se disparó, aumentando de 14.2 g/m²/día a 45 g/m²/día. Este increíble aumento redujo el costo de producción a solo 1.98 EUR/kg. Este valor se acerca mucho más al umbral de competitividad, demostrando que la composición del efluente es determinante.
- La conclusión es clara: la viabilidad económica no es una garantía. Depende enormemente de la compatibilidad entre la cepa de microalga y la composición del agua residual.
Sostenibilidad ambiental: un balance delicado
Desde una perspectiva ambiental, sustituir medios sintéticos por aguas residuales es un gran paso. Sin embargo, el análisis del ciclo de vida (LCA) revela que el consumo de energía, especialmente para la cosecha, el secado y la mezcla en los estanques, sigue siendo un desafío.
El estudio subraya dos variables críticas que condicionan el impacto ambiental:
- Productividad de la biomasa: Al igual que en la economía, una menor productividad aumenta el consumo de energía y otros recursos por kilogramo de biomasa producida, lo que puede anular los beneficios ambientales de reciclar nutrientes.
- Fuente de energía: El impacto ambiental se reduce drásticamente si la energía utilizada proviene de fuentes renovables. Por ejemplo, el potencial de calentamiento global (GWP) puede caer de 127 kg de CO2 eq/kg de biomasa (usando energía de carbón) a solo 0.77 kg de CO2 eq/kg si se utiliza energía hidroeléctrica. La implementación de sistemas fotovoltaicos en las propias instalaciones se perfila como una oportunidad clave para mitigar este impacto.
¿Cuán madura es realmente esta tecnología?
Para medir el estado de desarrollo, el estudio utiliza la escala de Nivel de Madurez Tecnológica (TRL, por sus siglas en inglés), que va de 1 (investigación básica) a 9 (sistema comercial probado).
La conclusión es que el cultivo de microalgas en aguas residuales se encuentra predominantemente entre los niveles TRL 4 y 6. Esto significa que la tecnología ha sido validada en laboratorios y en entornos operativos relevantes (plantas piloto con volúmenes de hasta 10,000 litros), pero aún no ha dado el salto a una operación comercial robusta y consolidada (TRL 7-9).
Los obstáculos para escalar no son solo técnicos. Incluyen la falta de marcos regulatorios claros para el uso de esta biomasa, especialmente en aplicaciones de alto valor, y una integración aún incipiente con las industrias que generan los efluentes.
Conclusiones
El cultivo de microalgas en aguas residuales no es una panacea, pero tampoco es una utopía. Es una tecnología con un potencial tangible que ya ha superado la fase de prueba de concepto.
La viabilidad económica y ambiental está fuertemente condicionada por la productividad de la biomasa, la cual depende de la correcta sinergia entre el efluente y la cepa de microalga. Los costos pueden ser competitivos, llegando a 1.98 EUR/kg en escenarios ideales, pero también pueden ser prohibitivos si la productividad se ve comprometida.
El camino a seguir, según sugiere el análisis, no es esperar un salto disruptivo hacia los biocombustibles, sino construir una base sólida a través de «pequeñas victorias». Priorizar productos de valor añadido intermedio, como el alimento para la acuicultura, emerge como una alternativa viable y estratégica. Estos mercados, menos exigentes que el de nutracéuticos pero más rentables que el de la bioenergía, pueden atraer las inversiones necesarias para madurar la tecnología, optimizar procesos y, finalmente, consolidar el cultivo de microalgas en aguas residuales como un pilar de la bioeconomía circular.
Referencia (acceso abierto)
Dias, R. R., Deprá, M. C., de Menezes, C. R., Zepka, L. Q., & Jacob-Lopes, E. (2025). Microalgae Cultivation in Wastewater: How Realistic Is This Approach for Value-Added Product Production? Processes, 13(7), 2052. https://doi.org/10.3390/pr13072052
Editor de la revista digital AquaHoy. Biólogo Acuicultor titulado por la Universidad Nacional del Santa (UNS) y Máster en Gestión de la Ciencia y la Innovación por la Universidad Politécnica de Valencia, con diplomados en Innovación Empresarial y Gestión de la Innovación. Posee amplia experiencia en el sector acuícola y pesquero, habiendo liderado la Unidad de Innovación en Pesca del Programa Nacional de Innovación en Pesca y Acuicultura (PNIPA). Ha sido consultor senior en vigilancia tecnológica, formulador y asesor de proyectos de innovación, y docente en la UNS. Es miembro del Colegio de Biólogos del Perú y ha sido reconocido por la World Aquaculture Society (WAS) en 2016 por su aporte a la acuicultura.
