La acuicultura intensiva, aunque vital para la seguridad alimentaria, genera efluentes que deben ser gestionados adecuadamente. Las aguas residuales de las piscifactorías suelen estar cargadas de materia orgánica, nitratos, fosfatos y sólidos en suspensión, producto del alimento no consumido y las excretas de los peces.
Un estudio reciente realizado por investigadores de la Mohammed Tahri University of Bechar en una granja de tilapia en Taghit-Bechar (suroeste de Argelia) evaluó un método de tratamiento químico directo para solucionar este problema. Las aguas residuales de esta granja, actualmente descargadas sin tratamiento, superan con creces las normas argelinas para descargas líquidas.
La investigación, publicada en BMC Chemistry, se centró en el uso de la coagulación-precipitación para eliminar materia orgánica, fosfatos y nitratos, ofreciendo una solución que destaca por su eficiencia, simplicidad y bajo consumo energético.
Conclusiones clave
- La coagulación-precipitación es un método altamente eficaz para tratar aguas residuales de piscifactorías, logrando reducir la contaminación por debajo de las normas de descarga.
- El sulfato de aluminio (a 80 mg/L), el sulfato ferroso (a 50 mg/L) y el cloruro férrico (a 50 mg/L) demostraron ser efectivos, estableciéndose estas como las dosis óptimas para el tratamiento.
- El sulfato de aluminio (80 mg/L) logró algunas de las mayores tasas de remoción de Sólidos Suspendidos Totales (95%), DQO (96%) y DBO_5 (87%).
- El sulfato ferroso (50 mg/L) fue el más eficaz para eliminar fosfatos (99%), mientras que el sulfato de aluminio (80 mg/L) fue el mejor para nitratos (95%).
- El tratamiento también eliminó casi totalmente (98%) los contaminantes bacterianos, como coliformes fecales y estreptococos fecales, en todas las dosis probadas.
Aguas residuales de piscicultura sin tratar
Antes del tratamiento, los análisis del efluente de la piscifactoría de tilapia revelaron una contaminación significativa. Los niveles de contaminantes clave eran alarmantemente altos:
- Demanda Química de Oxígeno (DQO): 285.42 mgO2/L
- Demanda Biológica de Oxígeno (DBO_5): 226.71 mgO2/L
- Sólidos Suspendidos Totales (SST): 45 mg/L
- Nitratos (NO_3): 80 mg/L
- Fosfatos (PO_4): 2.60 mg/L
Además, el agua presentaba una alta carga bacteriológica de coliformes fecales y estreptococos fecales. Estos valores confirman que el efluente representa un riesgo ambiental si se vierte directamente a los cuerpos de agua.
Poniendo a prueba tres coagulantes
El estudio utilizó un método estándar de tratamiento de aguas conocido como coagulación-precipitación. Este proceso implica añadir un coagulante químico al agua residual. Este químico desestabiliza las partículas coloidales (suspendidas y disueltas), permitiendo que se agrupen en flóculos más grandes y pesados que luego pueden ser eliminados fácilmente por sedimentación.
Los investigadores probaron tres coagulantes inorgánicos comúnmente usados:
- Cloruro Férrico (FeCl3)
- Sulfato Ferroso (FeSO4)
- Sulfato de Aluminio (Al2(SO4)3)
El método consistió en ensayos de jarras (Jar test). Se llenaron vasos de precipitados con 500 mL del efluente y se añadieron dosis crecientes de cada coagulante (10, 30, 50, 80 y 100 mg/L). El proceso siguió un régimen de mezclado específico: 3 minutos de agitación rápida (150 rpm) para dispersar el coagulante, seguido de 15 minutos de agitación lenta (45 rpm) para promover la formación de flóculos, y finalmente 30 minutos de reposo (sedimentación).
¿Cuál fue el coagulante más eficaz?
El estudio evaluó la dosis óptima de cada coagulante y su eficacia para reducir los diferentes tipos de contaminantes.
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Dosis óptima: la clave está en la concentración
Un hallazgo crucial fue que más no siempre es mejor. Para cada coagulante, hubo una concentración específica que logró la máxima eliminación de contaminantes. Superar esa dosis óptima puede hacer que las partículas vuelvan a estabilizarse, empeorando la calidad del agua.
Las dosis óptimas determinadas fueron:
- Cloruro Férrico (FeCl3): 50 mg/L
- Sulfato Ferroso (FeSO4): 50 mg/L
- Sulfato de Aluminio (Al2(SO4)3): 80 mg/L
Eliminación de materia orgánica (dbo, dqo y sst)
Los tres coagulantes mostraron un rendimiento excelente en la clarificación del agua y la reducción de la carga orgánica a sus dosis óptimas. El mecanismo principal es la adsorción y el atrapamiento de las partículas orgánicas en los flóculos de hidróxido metálico (Al(OH)3 o Fe(OH)3) que se forman.
El sulfato de aluminio (a 80 mg/L) registró los mejores resultados en este apartado, logrando una reducción de:
- SST: 95%
- DQO: 96%
- DBO5: 87%
El sulfato ferroso (a 50 mg/L) también fue altamente efectivo, con reducciones de 87% en SST, 93% en DQO y 86% en DBO5. El cloruro férrico obtuvo tasas ligeramente menores, pero aún así impresionantes.
Eliminación de nutrientes (nitratos y fosfatos)
La eliminación de nitrógeno y fósforo es uno de los mayores retos en los efluentes acuícolas. El estudio demostró que la coagulación-precipitación es una herramienta poderosa para este fin.
El mecanismo de eliminación de fosfatos es muy eficaz y se basa en dos vías: la precipitación química (los iones de aluminio o hierro reaccionan con el fosfato para formar precipitados insolubles como AlPO4 o FePO4) y la adsorción en los flóculos de hidróxido.
Los resultados a dosis óptimas fueron excelentes para los tres coagulantes:
- Sulfato Ferroso: 99% (Fosfatos) y 94% (Nitratos)
- Sulfato de Aluminio: 98% (Fosfatos) y 95% (Nitratos)
- Cloruro Férrico: 97% (Fosfatos) y 92% (Nitratos)
Desinfección: la eliminación de bacterias
Una ventaja significativa de este tratamiento fue su impacto en la contaminación bacteriológica. El agua residual cruda tenía una alta carga de indicadores de contaminación fecal (coliformes y estreptococos).
Los resultados mostraron que los tres coagulantes lograron una reducción del 98% de la carga bacteriana, llevando los niveles a cero o casi cero en la mayoría de las dosis probadas. Los patógenos son eliminados al interactuar con las especies metálicas formadas y al sedimentar junto con los sólidos suspendidos.
El factor crítico: la influencia del ph
El estudio también investigó cómo el pH inicial del agua afecta la eficiencia del tratamiento. Los resultados mostraron que diferentes contaminantes se eliminan mejor en diferentes rangos de pH.
- Materia Orgánica (DBO, DQO): La eliminación fue más eficiente en un rango de pH ligeramente ácido a neutro, entre 6 y 8.
- Nutrientes (Nitratos y Fosfatos): La eliminación fue más efectiva en condiciones neutras a ligeramente alcalinas, entre 8 y 10.
El cloruro férrico, en particular, pareció funcionar mejor en estos rangos de pH óptimos para ambos tipos de contaminantes.
Conclusiones e implicaciones para la acuicultura
Este estudio demuestra que la coagulación-precipitación química es un enfoque altamente eficaz y robusto para el tratamiento integral de los efluentes de piscifactorías.
Los mejores resultados generales se obtuvieron con el sulfato ferroso y el sulfato de aluminio. Es importante destacar que, después del tratamiento con cualquiera de los tres coagulantes a sus dosis óptimas, todos los parámetros analizados (SST, DQO, DBO5, nitratos y fosfatos) cumplieron con las normas argelinas de descarga.
Los autores concluyen que este método no solo es efectivo, sino también rentable y sostenible. Comparado con otros sistemas de tratamiento convencionales, ofrece ventajas como una menor demanda de energía y una gran adaptabilidad a los recursos locales, lo que lo convierte en una opción práctica para la gestión sostenible de las aguas residuales de la acuicultura, especialmente en regiones áridas.
Contacto
Nouria Nabbou
Architecture and Environmental Heritage Laboratory (ARCHIPEL), Mohammed Tahri University of Bechar
Bechar, 08000, Algeria
Email: nabou.nouria@univ-bechar.dz
Reference (acceso abierto)
Nabbou, N., Benyagoub, E., Bekaddour, M. et al. Removal of organic matters, phosphates and nitrates present in pond wastewater using chemical coagulant solutions. BMC Chemistry 19, 278 (2025). https://doi.org/10.1186/s13065-025-01642-8
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.
