El fósforo en circuito cerrado

El fósforo no se encuentra en una única forma

En un sistema acuícola es importante distinguir, como mínimo:

• El fósforo particulado asociado a las heces y a los sólidos en suspensión;
• El fósforo orgánico;
• Los ortofosfatos disueltos;
• El fósforo total, que constituye un indicador global especialmente útil para establecer un balance de materia.

Esta distinción es fundamental para seleccionar una tecnología de tratamiento.

Un filtro mecánico eficaz puede eliminar una parte importante del fósforo particulado simplemente capturando los sólidos.

Sin embargo, no necesariamente eliminará el fósforo disuelto.

Esta es una de las razones por las que un sistema RAS puede presentar un agua visualmente muy clara y, al mismo tiempo, mantener una concentración significativa de fosfatos.

La primera etapa de tratamiento… sigue siendo la alimentación

La mejor manera de eliminar un contaminante suele ser no producirlo.

El control del fósforo comienza, por tanto, con:

• La formulación del alimento;
• La digestibilidad del fósforo;
• El nivel de incorporación;
• El índice de conversión alimenticia;
• El control de la distribución;
• La limitación de los alimentos no consumidos.

Mejorar la utilización del fósforo alimentario permite reducir directamente la cantidad de fósforo vertida. Los estudios de síntesis sobre acuicultura también identifican la alimentación como uno de los principales mecanismos de reducción en origen.

¿Cómo eliminar el fósforo?

Se pueden combinar diferentes estrategias.

1. Separación de los sólidos

Es la primera etapa.

Los filtros de tambor, filtros mecánicos, sistemas de decantación, flotación, sistemas de desnatado o protein skimming y otros procesos de separación permiten recuperar las partículas cargadas de fósforo.

Esta etapa resulta especialmente interesante en los sistemas RAS, ya que permite recuperar el fósforo en una fracción concentrada: los lodos.

El fósforo ya no se limita a ser «tratado»: puede potencialmente recuperarse.

2. Precipitación química

Los fosfatos pueden precipitarse utilizando diferentes reactivos, especialmente a base de hierro, aluminio o calcio.

Esta técnica puede ser muy eficaz cuando el objetivo es obtener una concentración residual baja.

Sin embargo, también presenta varias consideraciones:

• Consumo de reactivos;
• Producción de lodos;
• Necesidad de controlar el pH;
• Gestión y posible valorización de los lodos generados;
• Formación del personal.

La precipitación química puede resultar adecuada como tratamiento terciario, especialmente cuando los requisitos de vertido son estrictos.

3. Adsorción

Determinados materiales presentan una elevada afinidad por los fosfatos.

La adsorción puede realizarse mediante materiales minerales, óxidos metálicos o adsorbentes especialmente desarrollados.

Esta tecnología resulta especialmente interesante para las bajas concentraciones residuales.

Diversos estudios específicos sobre sistemas RAS han analizado la recuperación del fósforo mediante adsorción y demuestran el interés de esta vía para concentrar el fósforo en lugar de limitarse a transferirlo a los lodos.

4. Eliminación biológica del fósforo

El fósforo también puede ser asimilado por microorganismos mediante procesos biológicos específicos.

Los procesos de eliminación biológica reforzada del fósforo utilizan microorganismos capaces de acumular fósforo en su biomasa.

Esta vía es interesante, pero requiere un control preciso del proceso: condiciones redox, disponibilidad de carbono, funcionamiento de las zonas anaerobias/anóxicas y gestión de la biomasa.

Por tanto, no debe confundirse con el funcionamiento normal de un biofiltro nitrificante convencional.

5. Microalgas y plantas

En determinadas configuraciones, el fósforo puede ser asimilado por algas, microalgas o macrófitas.

Esta solución puede resultar especialmente interesante dentro de una lógica de economía circular:

efluente → nutrientes → biomasa → valorización.

Sin embargo, es necesario gestionar adecuadamente la cosecha de la biomasa.

Sin extracción de esta biomasa fuera del sistema, el fósforo simplemente se desplaza temporalmente. La acuaponía, aunque presenta otras limitaciones, constituye una solución interesante desde este punto de vista.

6. Cristalización y recuperación

Otra estrategia consiste en transformar el fósforo disuelto en un compuesto mineral recuperable.

La precipitación de fosfatos de calcio o la formación de estruvita pueden, por ejemplo, transformar un contaminante disuelto en un recurso potencialmente recuperable.

La recuperación del fósforo constituye actualmente un importante campo de investigación, ya que el fósforo es al mismo tiempo un factor de eutrofización y un recurso mineral estratégico.

¿Y qué ocurre con la normativa?

Aquí es donde el diseño de las instalaciones debe ser especialmente riguroso.

La normativa europea no establece simplemente una «norma universal de fósforo en acuicultura».

La Directiva Marco del Agua 2000/60/CE aborda el fósforo y los fosfatos dentro de la problemática más amplia del estado ecológico de las masas de agua y de la eutrofización. Cuando los aportes de fósforo contribuyen a la eutrofización, deben aplicarse medidas.

En Francia, los requisitos aplicables dependen, entre otros factores, del régimen administrativo de la instalación y de las características del vertido.

Para las piscifactorías sujetas a la normativa francesa ICPE, los requisitos generales aplicables deben analizarse conjuntamente con la resolución o autorización administrativa específica del emplazamiento, que puede establecer exigencias más estrictas en función del contexto ambiental.

Por tanto, conviene evitar un error frecuente:

tomar un valor genérico de fósforo y considerarlo como un límite reglamentario aplicable a todas las instalaciones.

El enfoque correcto consiste en determinar:

instalación → régimen administrativo → tipo de vertido → medio receptor → sensibilidad del medio → requisitos aplicables → objetivo de tratamiento.

El papel de la ingeniería

La gestión del fósforo no debería abordarse únicamente cuando un vertido deja de cumplir los requisitos establecidos.

Debe integrarse desde el principio en el diseño del sistema.

Un dimensionamiento adecuado comienza con un balance de materia del fósforo:

fósforo introducido con el alimento
→ fósforo incorporado a la biomasa
→ fósforo excretado
→ fósforo capturado en los sólidos
→ fósforo disuelto restante
→ fósforo eliminado mediante tratamiento
→ fósforo finalmente vertido.

Este balance permite posteriormente dimensionar la cadena de tratamiento.

En un RAS moderno, el objetivo ya no consiste simplemente en «hacer desaparecer el fosfato».

Se trata de separar, concentrar, tratar y, siempre que sea posible, recuperar el fósforo.

Esto supone una evolución importante en el diseño de las instalaciones acuícolas:

pasar de una lógica de tratamiento de residuos a una lógica de gestión de los flujos de materia.

El fósforo es al mismo tiempo un nutriente indispensable, un parámetro de calidad del agua, un posible factor de eutrofización y… un recurso.

Precisamente por ello merece ocupar un lugar mucho más importante en el diseño de las instalaciones profesionales de acuicultura y acuarismo.