En una zona semicerrada de 3300 metros cuadrados del lago Taihu, en el este de China, un tratamiento con nanoburbujas y ozono redujo en 20 días un 89,47 % la ficocianina, el pigmento azulado que sirve para seguir la pista a las cianobacterias.
En esos mismos 20 días, la clorofila a bajó un 77,46 %. El nitrógeno amoniacal, por su parte, cayó un 78,53 % en el agua y un 39,17 % en los sedimentos. Con el fósforo el resultado fue otro, porque, como escriben los autores en el estudio, «la eliminación del fósforo total fue limitada».
El trabajo lo firma como primera autora Lina Zhu, de la Escuela de Ciencia e Ingeniería Ambiental de la Universidad de Tongji, en Shanghái, junto a Pan Li, profesor asociado del mismo centro y especialista en tecnología de micro y nanoburbujas, e investigadores de la Academia China de Ciencias y de la Universidad de Minería y Tecnología de China.
Un lago de 2338 kilómetros cuadrados con un largo historial de floraciones
Taihu tiene una superficie de 2338 kilómetros cuadrados y una profundidad media de solo 2 metros, según un trabajo publicado en 2018 en Frontiers in Microbiology. La parcela del ensayo, algo menos de medio campo de fútbol, equivale aproximadamente al 0,00014 % de esa superficie (cálculo propio).
Las cianobacterias viven de forma natural en el agua, pero se multiplican en exceso cuando reciben nutrientes de fertilizantes y aguas residuales. Ese crecimiento desbocado se conoce como floración de algas, y al descomponerse consume oxígeno; algunas especies, además, producen toxinas.
A finales de mayo de 2007, una floración intensa en Taihu provocó una crisis de agua potable en la ciudad de Wuxi que afectó a dos millones de residentes, según un análisis publicado en 2010 en Journal of Hazardous Materials. «El olor del agua del grifo es horrible. Si te duchas con ella, el olor se te queda en el cuerpo», contó entonces a la agencia Associated Press Qin Yingxian, que regentaba un videoclub en Wuxi.
Aquel análisis identificó como principales responsables del mal olor a compuestos de azufre volátiles, entre ellos el trisulfuro de dimetilo (DMTS), que se formaron al descomponerse la enorme masa de cianobacterias.
Cavitación y nanoburbujas de ozono en dos fases
Las nanoburbujas son burbujas de gas de menos de una micra de diámetro, tan pequeñas que facilitan el contacto entre el gas y el agua. El sistema probado en Taihu, al que los autores llaman tecnología de nanoburbujas en dos etapas, combina la cavitación hidrodinámica con nanoburbujas de ozono.
La cavitación hidrodinámica es la formación y el colapso de burbujas por cambios bruscos de presión en el agua, un proceso que puede dañar las células de las cianobacterias. El ozono, por su parte, es un oxidante, es decir, reacciona con otras sustancias y las transforma.
Ambas técnicas ya habían funcionado en el laboratorio, pero, según escriben los autores, «su potencial in situ, especialmente su impacto en la degradación de las sales de nutrientes y en las comunidades microbianas, sigue sin estar claro». El ensayo en una zona acotada del lago buscaba precisamente cubrir ese hueco.
Menos olores y menos cianobacterias en el fondo
Los resultados, resumen los investigadores, muestran que la tecnología «controla eficazmente las algas, reduce los olores, mejora las condiciones anaerobias y disminuye el nitrógeno amoniacal». El nitrógeno amoniacal es una de las formas del nitrógeno, un nutriente cuya carga también preocupa en l’Albufera de Valencia.
Las concentraciones de 2-MIB, geosmina y DMTS, tres compuestos que dan al agua sabor y olor a tierra, a moho o a podrido, bajaron de los umbrales de referencia. Es una mejora relevante en un lago donde precisamente los compuestos de azufre estuvieron detrás de la crisis de 2007.
En los sedimentos, la abundancia relativa de cianobacterias pasó del 8,53 % en la zona de control a entre el 1,59 % y el 3,65 % en la zona tratada. El sistema también aumentó los microorganismos y genes ligados al ciclo del nitrógeno y frenó al género de cianobacterias Cyanobium PCC-6307.
El fósforo, la asignatura pendiente del ensayo
El fósforo es, junto al nitrógeno, el otro gran nutriente que alimenta a las cianobacterias que contaminan embalses como el de As Conchas, y buena parte de él se acumula en los sedimentos y vuelve al agua cuando cambian las condiciones.
Un estudio del Instituto de Geografía y Limnología de Nanjing, dirigido por el profesor Qin Boqiang y difundido por la Academia China de Ciencias, describió ese mecanismo en Taihu. Tras las graves floraciones de 2017, «el pH del agua aumentó y la concentración de oxígeno disuelto en el fondo del lago disminuyó por la fotosíntesis o la degradación de la materia orgánica, lo que favoreció la carga interna y benefició a las floraciones», explicaba la institución.
Por eso los nutrientes son la vara de medir para muchos gestores. «Si es eficaz para eliminar los nutrientes, el combustible de las cianobacterias, creo que podría ampliarse y funcionar», dijo en 2020 a Environmental Health News Heather Raymond, directora de la Iniciativa de Investigación sobre la Calidad del Agua de la Universidad Estatal de Ohio, a propósito de las nanoburbujas de ozono.
Menos pigmento no garantiza menos toxinas
La ficocianina y la clorofila a son indicadores indirectos, porque las toxinas no pueden medirse a distancia. Un trabajo de 2016 en Harmful Algae, encabezado por Rick Stumpf, de la NOAA, y con científicos del Servicio Geológico de Estados Unidos, advirtió de la «considerable variabilidad intra e interanual» en la relación entre esos pigmentos y las toxinas.
La oxidación añade otro matiz. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos recuerda que «la oxidación a menudo estresa o rompe las células de cianobacterias, liberando la cianotoxina al agua», aunque también señala que el ozono es muy eficaz para oxidar toxinas como las microcistinas.
La agencia anima a los operadores de agua potable «a vigilar el agua tratada para confirmar la eliminación de las cianotoxinas». El resumen del estudio de Taihu no recoge mediciones de toxinas, de modo que la seguridad del agua dependería de controles específicos de la calidad del agua.
En Ohio, la misma idea funcionó en tanques y no en el lago
En Estados Unidos, un equipo encabezado por Justin Chaffin, del Laboratorio Stone de la Universidad Estatal de Ohio, probó las nanoburbujas de ozono contra floraciones de Grand Lake St. Marys y publicó los resultados en 2024 en Journal of Environmental Management.
En tanques experimentales llamados mesocosmos, las dosis media y alta redujeron la clorofila a y la ficocianina entre un 98 % y un 99 %, y las microcistinas un 62 % y un 92 %, respectivamente. En la ensenada de Sunset Beach, sin embargo, los autores no observaron ningún efecto en la clorofila a ni en las microcistinas.
Lo atribuyeron a «la alta biomasa de cianobacterias y de carbono orgánico disuelto al inicio del tratamiento, la baja proporción entre ozono y carbono orgánico disuelto y el bajo porcentaje de agua del lago tratada de forma instantánea».
Las dudas venían de antes. «Soy escéptica porque se han probado muchísimas cosas y nunca han funcionado», dijo en 2020 a Environmental Health News Pam Taylor, voluntaria de la asociación Environmentally Concerned Citizens of South Central Michigan.
En el mismo reportaje, Tim Wood, presidente de la Sociedad de Profesionales de la Gestión de Lagos, señalaba que «queda mucho por aprender sobre la salud de los peces y otros organismos acuáticos y su relación con este material, así como sobre cómo afinar las técnicas de los sistemas de dosificación».
Lo que el ensayo de Taihu todavía no demuestra
Los autores concluyen que la tecnología de nanoburbujas en dos etapas «puede emplearse para el control in situ de las algas en ecosistemas acuáticos». Su ensayo, sin embargo, se hizo en una zona semicerrada y diminuta, y sus resultados clave abarcan 20 días.
Queda por saber cuánto dura la mejora, cuánto cuesta mantenerla, cómo se comporta en aguas abiertas y qué ocurre con el fósforo de los sedimentos. Una parcela más limpia tampoco demuestra que todo el ecosistema de un lago se recupere ni que el agua sea apta para el consumo.
Mientras sigan llegando nutrientes desde la cuenca, las condiciones que favorecen nuevas floraciones seguirán ahí, de modo que un tratamiento así, en el mejor de los casos, acompañaría a la reducción de la contaminación en origen.
El estudio completo se ha publicado en Environmental Research.
Imagen: ESA (datos modificados de Copernicus Sentinel)
