Soluciones basadas en la naturaleza mejoran la calidad del agua y reducen contaminantes emergentes

En un contexto donde la protección del medio ambiente y la salud pública es cada vez más crucial, un estudio del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA) del CSIC y del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) revela que las soluciones basadas en la naturaleza, como los humedales construidos, se perfilan como tecnologías eficaces para mejorar la calidad del agua y reducir los contaminantes emergentes.

Publicado en la revista Water Research, este trabajo ha evaluado a escala real, en el río Besós y en Can Cabanyes (Barcelona), la eficacia de estas soluciones naturales como tecnologías de tratamiento terciario de aguas residuales. En comparación con los tratamientos convencionales, se ha demostrado que los humedales construidos son significativamente más efectivos en la eliminación de antibióticos y genes de resistencia a los antimicrobianos.

El estudio ha revelado que los humedales construidos de flujo superficial eliminan en promedio un 88% de los antibióticos presentes, mientras que los de flujo subsuperficial horizontal eliminan un 69%. En contraste, las tecnologías convencionales que combinan filtración con arenas, desinfección por luz ultravioleta (UV) y cloración eliminan entre un 36% y un 39% de los antibióticos. En cuanto a los genes de resistencia a los antibióticos, los sistemas de depuración convencionales ya ofrecían una reducción del 99%, sin embargo, los humedales han demostrado la capacidad de eliminar hasta el 99,9% en ambos ciclos estacionales evaluados (verano e invierno).

Avance en la protección de la salud pública

“Los humedales construidos son sistemas de depuración que degradan los materiales presentes en las aguas residuales a través de procesos físicos, químicos y biológicos similares a los que se dan en la naturaleza. Las plantas de los humedales liberan oxígeno y otras sustancias químicas a través de la raíz, generando una rizosfera que favorece la presencia de microorganismos específicos que aceleran la biodegradación de los contaminantes”, explican los investigadores.

El estudio también ha puesto de manifiesto que estas soluciones naturales disminuyen el riesgo de impacto toxicológico en los ecosistemas hasta un promedio del 70%, frente al escaso 6% alcanzado por las tecnologías convencionales.

“Estos hallazgos revelan un avance prometedor en la protección del medio ambiente y la salud pública”, señala Víctor Matamoros, investigador del IDAEA y autor principal del estudio. “Los resultados subrayan la importancia de implementar tecnologías de tratamiento más sostenibles en el sector de aguas residuales, ya que contribuyen a minimizar el vertido de antibióticos y genes de resistencia antibiótica en las masas de agua superficiales, protegiendo a los ecosistemas acuáticos y combatiendo la creciente amenaza de la resistencia a los antimicrobianos, que está vinculada con el aumento de las tasas de mortalidad a nivel global”.

Antibióticos analizados

“De los 22 antibióticos analizados, 13 fueron detectados en todas las muestras de agua, con concentraciones que oscilaban entre 2 y 1.200 ng/L. La azitromicina, utilizada para tratar infecciones de las vías respiratorias superiores o de los órganos reproductivos, y el sulfametoxazol, empleado en combinación con el trimetoprim, para tratar infecciones del tracto urinario, fueron los más abundantes. Estos datos coinciden con el uso extensivo de estos antibióticos y su baja eliminación en las estaciones depuradoras de aguas residuales”, apunta Edward Jair Pastor, investigador en formación del IDAEA.

El estudio también evidencia que el uso de estos humedales cambia positivamente el perfil del agua, aumentando su calidad, ya que genera una microbiota más alineada con los ecosistemas naturales y, por consiguiente, reduciendo el impacto en ríos y rieras. Sin embargo, las tecnologías convencionales no muestran diferencias sustanciales en la composición de las comunidades microbiológicas afectadas por las aguas residuales.

Proyecto europeo Nature

Los humedales, por lo tanto, no son solo eficaces, sino esenciales para las futuras estrategias de gestión de las aguas residuales. Este estudio, enmarcado dentro del proyecto europeo Nature, coordinado por el IDAEA-CSIC, allana el camino para potenciar el uso de soluciones basadas en la naturaleza como puente entre las estaciones depuradoras de aguas residuales existentes y el medio receptor, favoreciendo el buen estado químico y ecológico de las masas de agua superficial.

“Los humedales se presentan como una alternativa viable para su aplicación generalizada y alineada con los objetivos globales de calidad del agua y conservación de los recursos naturales”, concluye Matamoros.

Referencia científica:

Edward J. Pastor-Lopez, Mònica Escola Casas, Dominik Hellman, Jochen A. Müller, Víctor Matamoros. Nature-based solutions for antibiotics and antimicrobial resistance removal in tertiary wastewater treatment: Microbiological composition and risk assessment. Water Research. DOI: doi.org/10.1016/j.watres.2024.122038