Producción de estruvita mediante un proceso biológico basado en la recuperación de fósforo y nitrógeno del suero lácteo y magnesio de bischofita

Abstract

La producción de estruvita a través de la remoción de fósforo (P) y nitrógeno (N) de efluentes industriales representa una alternativa tecnológica para reducir la contaminación en los cursos de agua. La estruvita es un fertilizante de liberación lenta que requiere la adición de magnesio (Mg); Mg(OH)2 y MgCl2 son las principales fuentes para su producción. Minerales con contenido de Mg como la bischofita (MgCl2•6H2O) pueden ser potencialmente utilizados. En ese sentido, esta investigación revela la producción de bioestruvita recuperando P y N del suero lácteo y Mg de bischofita. A partir del consorcio acumulador de P “BIOFOS”, se evaluaron 9 aislados bacterianos por su capacidad de producir cristales de estruvita en medio B41, seleccionando el cultivo de la cepa 2CANA por su mayor contenido de estruvita (3,55 g/L). Medios de cultivo diseñados en base a suero lácteo suple mentado con compuestos de N, P y Mg fueron evaluados a través de procesos de cultivo y producción de bioestruvita: Simultáneo, combinando urea o (NH4)2SO4 como fuente de N (11,5 mM), K2HPO4 como fuente de fósforo (11,5 mM) y MgSO4, MgCl2 o bischofita como fuente de Mg (14,5 mM). Separado, variando la DQO del medio (0,5, 2, 8 o 32 g/L) y empleando urea (44, 178, 711, 2843 mg/L), K2HPO4 (2,0 g/L) y bischofita (5,5 g/L). En el proceso biológico simultáneo de cultivo y producción se obtuvo 4,57±1,08g/L de estruvita y 53 % de remoción de P empleando urea-bischofita (0,35 g/L-5,5 g/L) y suero lácteo (75,52 g/L de DQO). En contraste, en el proceso biológico separado de cultivo y producción se obtuvo mayor producción de estruvita (5,1 ± 0,7 g/L) y elevados porcentajes de remoción de P (94 %) y N (82 %) empleando suero lácteo (DQO 8 g/L), urea (711 mg/L) y bischofita (5,5 g/L) incluso superiores al proceso fisicoquímico [2,34 ± 0,06 g/L estruvita, remoción de P (84 %) y N (74 %)]. Los cristales de estruvita obtenidos en todos los procesos fueron identificados mediante Difracción de Rayos X y Espectrometría por dispersión de rayos X acoplada a microscopia electrónica de barrido. Finalmente, las características morfológicas, fisiológicas y la identificación molecular permiten asignar a la cepa 2CANA como miembro del género Chryseobacterium. En ese sentido, en este trabajo se demuestra la factibilidad de utilizar el suero residual proveniente de la industria lechera y la bischofita mineral subproducto del procesamiento de litio para producir bioestruvita como una alternativa de fertilizante de liberación lenta de nutrientes, útil para una variedad de cultivos y suelos ácidos. En ese sentido, la producción de estruvita representaría una alternativa novedosa en Bolivia para reducir la contaminación en cuerpos de agua y obtener un producto que beneficie al sector agrícola.