La creciente proliferación de floraciones de algas nocivas (FAN) ha estimulado la necesidad de nuevas técnicas de gestión de masas de agua y tecnologías de tratamiento sostenibles. Tradicionalmente, las empresas de gestión acuática y los gestores de las aguas de origen han confiado en dos métodos para gestionar las floraciones de algas: los productos químicos (como los alguicidas y el alumbre) y la aireación difusa. El tratamiento químico de las algas puede ser temporalmente eficaz, pero la aplicación rutinaria de productos químicos ha generado preocupaciones sobre la bioacumulación y los impactos en los organismos no previstos. Además, la aireación difusa es un método de mezcla de la masa de agua y es ineficaz para aumentar los niveles de oxígeno disuelto, especialmente cerca del sedimento, donde puede ser más importante.
Fig. 1: Una nanoburbuja comparada con las burbujas más grandes utilizadas para la aireación difusa
Recientemente, la inyección de oxígeno en aguas profundas, o hipolimnética, ha ganado atención como método para remediar la calidad del agua de lagos y estanques. El aumento de los niveles de oxígeno disuelto cerca del sedimento puede dar lugar a un cambio en la actividad microbiana, permitiendo que los procesos microbianos aeróbicos aceleren la digestión de los productos orgánicos y un aumento de la oxidación química que conduzca a la oxidación de los metales y al secuestro del fósforo y el nitrógeno. Las nanoburbujas han demostrado ser un método eficaz para la inyección de oxígeno en varias instalaciones recientes, estrechamente supervisadas, en masas de agua de tamaño pequeño y mediano. Las nanoburbujas presentan un comportamiento único -diferente al de las burbujas más grandes- debido a su tamaño excepcionalmente pequeño (mostrado en la Figura 1), lo que las convierte en un método de inyección de oxígeno muy eficaz. A diferencia de la aireación, que sirve principalmente para mezclar verticalmente una masa de agua, las nanoburbujas se utilizan como método de inyección de gas, transfiriendo el oxígeno en la burbuja hasta 20 veces más eficientemente que las burbujas más grandes. Además, estas pequeñas burbujas crean un leve impacto oxidativo en el colapso que contribuye a la descomposición directa de las algas y a la oxidación de los elementos orgánicos.
Fig 2: Uno de los generadores de nanoburbujas montados en un remolque y desplegados cerca de un lago urbano para la oxigenación de aguas profundas.
En una instalación reciente en el norte de California, se utilizó la inyección de nanoburbujas para aumentar los niveles de oxígeno en una masa de agua urbana que se enfrentaba a una anoxia hipolimnética persistente que provocaba una floración rutinaria de algas. En los periodos de floración intensa, la masa de agua se cerraba a las actividades recreativas del público debido a los niveles peligrosos de algas y toxinas de las algas. El lago tenía un tamaño de unos 10 acres y una profundidad de 20 pies en su punto más profundo, pero las condiciones anóxicas se daban comúnmente por debajo de los 10 pies. Se instalaron tres generadores de nanoburbujas de 150 GPM montados en un remolque (Figura 2), con generación de oxígeno a bordo para la recirculación. Las líneas de succión y descarga se orientaron específicamente para extraer agua de la capa hipolimnética y reintroducirla en ella para evitar la mezcla térmica. A las dos semanas de la inyección de oxígeno con nanoburbujas, los niveles de oxígeno (Figura 3) habían aumentado en la capa de sedimentos de 0 ppm a 3,5 ppm, niveles suficientes para soportar la actividad microbiana aeróbica. Además, a las cuatro semanas de la inyección de oxígeno, éste se había elevado a niveles consistentes por encima de 5 ppm, lo suficientemente altos como para soportar un ecosistema de peces saludable. También se controlaron los valores de potencial de oxidación-reducción, a menudo denominados ORP o valores redox. Junto con el aumento del oxígeno disuelto, los valores de ORP pasaron de -350 mV, lo que indica un entorno muy reductor y anaeróbico, a +400 mV, lo que indica condiciones oxidativas que pueden favorecer la oxidación del hierro y el secuestro de amoníaco y fósforo. En correspondencia con el aumento del oxígeno y del ORP, los valores de fosfato y ortofosfato hipolimnéticos mostraron una reducción del 75% y del 68% respectivamente, reduciendo un factor clave que contribuye a la proliferación de algas y al cierre del lago.
Fig 3: Niveles de oxígeno disuelto monitorizados cerca del sedimento con recogida de datos en tiempo real.
El tratamiento del agua, ya sea en un pequeño estanque o en un gran lago, puede ser un reto. Los métodos tradicionales de tratamiento químico y aireación convencional pueden presentar desventajas, tanto medioambientales como económicas. Las nanoburbujas para el control de las algas y la oxigenación ofrecen un método rentable y sin productos químicos para la gestión de estanques y lagos a largo plazo. Instalaciones como la del norte de California demuestran la eficacia de las nanoburbujas para la inyección de oxígeno y el uso de la oxigenación en aguas profundas como método viable para gestionar la salud de las masas de agua.