| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| TECNOLOGÍAS ELECTROQUÍMICAS MICROBIANAS APLICADAS AL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES | | Autor/a | Noriega Primo, Eduardo | | Departamento | Química Analítica, Química Física e Ingeniería Química | | Director/a | Esteve Núñez, Abraham | | Fecha de depósito | 24-01-2026 | | Periodo de exposición pública | 25 de enero a 10 de febrero de 2026 | | Fecha de defensa | Sin especificar | | Programa | Hidrología y Gestión de los Recursos Hídricos (RD 99/2011) | | Mención internacional | Solicitada | | Resumen | Los recursos de agua dulce, ya escasos, se reducen aún más por la acción humana, aumento de demanda y contaminación. Organizaciones internacionales responden monitoreando la calidad del agua, fomentando conciencia y desarrollando tecnologías innovadoras para prevenir y mitigar la contaminación. Los tratamientos industriales convencionales de aguas residuales son costosos y energéticamente intensivos, en cuanto a biorremediación, los tratamientos convencionales pueden ser lentos e ineficientes, alargándolo en el tiempo y elevando los costes totales del tratamiento. Sin embargo, tecnologías emergentes, como los tratamientos biológicos, prometen reducir el uso de químicos y energía, aunque enfrentan retos de eficiencia y espacio.
Las tecnologías basadas en biofilms, donde microorganismos forman una película sobre un soporte, están evolucionando hacia sistemas avanzados que mejoran el tratamiento de aguas residuales y la biorremediación. Esto se debe a innovaciones como las tecnologías microbianas electroquímicas (METs), que combinan bacterias electroactivas y materiales conductores para optimizar la eficiencia. METland® integra METs en humedales construidos, sustituyendo sustratos inertes como grava por materiales carbonosos conductores, permitiendo a las bacterias electroactivas utilizar su mecanismo de transferencia extracelular de electrones (EET) para aumentar su capacidad de eliminación de contaminantes, eliminar contaminantes recalcitrantes, reducir el tamaño del sistema y ampliar la sostenibilidad de la biorremediación.
Esta tesis evaluó sistemas que combinan METs y biofiltros (sistemas METfilter) a diferentes escalas para tratar aguas contaminadas reales. Esta tesis está estructurada en seis capítulos, tres de ellos experimentales. El Capítulo 1 introduce tratamientos de aguas contaminadas, enfoques biológicos y electroquímica microbiana, detallando la evolución de METlands desde aguas urbanas a contaminantes complejos. El Capítulo 2 define objetivos, enfocándose en sistemas METfilter para aguas industriales y biorremediación de aguas subterráneas con alquenos clorados, validando su utilidad para tratamientos de aguas contaminadas en estos contextos y estudiando comunidades microbianas.
El Capítulo 3 explora la electrobiorremediación para aguas residuales industriales, comparando un biofiltro electroactivo con uno de grava. El primero mostró mayor eliminación de contaminantes orgánicos y eficiencia bajo altas cargas, con menor acumulación de biomasa. El Capítulo 4 valida METfilter para tratar aguas subterráneas con alquenos clorados, usando biofiltros anóxicos y aireados, evaluando donadores de electrones y comunidades microbianas y alcanzando una eliminación completa de los contaminantes. El Capítulo 5 prueba biofiltros percoladores a escala laboratorio y piloto para hidrocarburos en una planta industrial real, utilizando sus aguas reales y validando el sistema para la eliminación de varios hidrocarburos, destacando su adaptabilidad y eficiencia.
El Capítulo 6 concluye que METfilter es sostenible y robusto para tratar contaminantes industriales, proponiendo futuras investigaciones como aplicaciones en gasolineras o combinación con pozos de circulación subterránea para mejorar la biorremediación. |
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