Introducción

Enfoque sistémico en el diseño ecológico

Tecnología apropiada: Agua

Permacultura, Agricultura sostenible y Espacios naturales

Tecnología apropiada: Energía

Bioconstrucción

2. Tecnología apropiada: Agua

Desnitrificación

La desnitrificación es la transformación biológica del nitrato en gas nitrógeno, oxido nítrico y oxido nitroso. Éstos son compuestos gaseosos y no son fácilmente accesibles para el crecimiento microbiano; por ello, se liberan normalmente en la atmósfera. El gas nitrógeno supone alrededor del 70% de los gases atmosféricos y su liberación en la atmósfera es un hecho benigno.

La desnitrificación biológica es una reacción de respiración anaeróbica, en la que se elimina el nitrato (NO3) convirtiéndolo en los compuestos anteriores. Las bacterias desnitrificadoras son bacterias autótrofas aeróbicas o heterótrofas que pueden transformarse para tener un crecimiento anaeróbico cuando se usa el nitrato como aceptador de electrones (Bitton 1994). 

La desnitrificación puede darse por dos vías:

  1. La vía de la reducción diferenciada del nitrato requiere condiciones anóxicas y tiene como resultado la liberación de gas nitrógeno de la columna de agua (Reed et al. 1988; Madigan et al. 1997). 
  2. Bajo condiciones aeróbicas, la desnitrificación sigue la vía asimilativa: acumulación de nitrógeno en la biomasa (Bitton 1994; Madigan et al. 1997). 

Es preferible la vía de la reducción diferenciada para poder eliminar el nitrógeno completamente del sistema en forma gaseosa, en lugar de ser simplemente reciclado a través del sistema en la biomasa. Para que esto suceda así, la cantidad de oxígeno molecular o disuelto debe ser mínima, de modo que las bacterias utilicen el nitrato en lugar del oxígeno. El ritmo de la reacción de desnitrificación es relativamente rápido en ausencia de oxígeno libre (< 0.5 mg/l es lo ideal). El ritmo de desnitrificación cae a cero en cuanto el nivel de oxígeno disuelto alcanza los 2.0 mg/l.

El proceso de desnitrificación invierte parcialmente los efectos del proceso de nitrificación con respeto a la concentración de la alcalinidad. Por cada miligramo de nitrato reducido a gas nitrógeno, se crean cerca de 3.57 mg de alcalinidad, en forma de CaCO3.

Los desnitrificadores también requieren la presencia de materia orgánica (una fuente de carbono) para actuar como donantes de un electrón (ver los diagramas laterales de los ciclos del carbono y del nitrógeno). La presencia de carbono es un factor determinante primario en la tasa de desnitrificación en el agua (Weier et al. 1994).  Las fuentes de carbono pueden ser el agua residual sin procesar, el metanol y la materia orgánica en descomposición (Bowmer 1987; Bitton 1994; Weier et al. 1994).  Alternativamente, se pueden utilizar las moléculas orgánicas resultantes de la solubilización pero son menos eficientes. Si es mecanismo principal de la desnitrificación es un humedal artificial de flujo subsuperficial, el agua residual sin procesar y la materia en descomposición de las plantas suministraran la fuente necesaria de carbono para la desnitrificación.

Las bacterias desnitrificadoras pertenecen a varios géneros tales como: Pseudomonas, Bacillus, Spirillum, Hyphomicrobium, Agrobacterium, Acinetobacter, Propionobacterium, Rhizobium, Cornebacterium, Cytophata, Thiobacillus, y Alcaligenes.  No obstante, las más extendidas en el agua y en las aguas residuales son Pseudomonas fluorescens, P. Aeruginosa, P. denitrificans y Alcaligenes sp. (Smith et al. 1994; Bitton 1994).  Estos organismos estan por doquier y se encuentran facilmente en los suelos y en los ambientes de los humedales naturales.

 

Nitrogen Cycle

Ciclo del Carbono en los humedales.
Pulsa en la imagen para agrandarla

Ciclo del Nitrógeno en los humedales.
Pulsa en la imagen para agrandarla