El tratamiento secundario de aguas, también conocido como “tratamiento biológico”, consiste en la estabilización de la materia orgánica contaminante, aún presente en el agua residual después del tratamiento primario, mediante la acción de una biomasa activa, especialmente bacterias. Actúa a través de procesos de absorción biológica, mecanismo que efectúan las bacterias a través de su membrana citoplásmica, con reacciones bioquímicas catalizadas por enzimas, que permiten utilizar los sólidos disueltos como fuente de energía, de tal manera que una vez aprovechados, son transformados en sólidos mineralizados o estabilizados.

Por lo tanto, las bacterias se alimentan a través de su membrana citoplásmica, utilizando la fracción soluble (disuelta) de la materia orgánica. Los tratamientos primarios tales como cribado, sedimentación y flotación únicamente permiten la remoción de sustancias contaminantes en suspensión, las cuales por lo general representan la menor fracción contaminante de las aguas residuales, en comparación con la fracción soluble.
De acuerdo con la forma en que utilizan el oxígeno para la realización de sus funciones metabólicas, las bacterias pueden ser aeróbicas, anaeróbicas y facultativas, nombres de gran importancia en ingeniería sanitaria, dado que las tecnologías de tratamiento secundario reciben su nombre en función del tipo de bacterias presentes en el proceso biológico.
Las primeras (aeróbicas) son aquellas que requieren del oxígeno en forma molecular para poder respirar, esto es, oxígeno disuelto en el agua. Las segundas, anaeróbicas, no requieren de oxígeno molecular disuelto en el agua, sino que lo toman directamente de la materia orgánica que utilizan como fuente de alimentación.
Finalmente las terceras, facultativas, pueden vivir en presencia o ausencia de oxígeno disuelto, comportándose como aeróbicas o anaeróbicas según sea la situación en que estén inmersas.
En materia de tratamientos de aguas, es posible dividir los procesos biológicos en dos grupos: depuración aeróbica y depuración anaeróbica de aguas residuales.

El uso de las microalgas para remover los nutrientes que traen las aguas residuales es una tecnología conocida. Las microalgas eliminan la mayoría del Nitrógeno inorgánico (amonio y nitratos) y parte del fósforo por absorción celular directa. El principal factor limitante de esta tecnología es el hecho de que como resultado del tratamiento, se obtiene, además de un agua más limpia, una población de microalgas que debe eliminarse del agua antes de su disposición final en los cuerpos de agua receptores; además, mucho del fósforo permanece en el agua, aún después del tratamiento. Para superar este inconveniente se ha venido desarrollando una nueva aproximación tecnológica que permita lograr un mejor sistema de tratamiento. Los dos objetivos básicos que han marcado el desarrollo de dicha tecnología han sido por una parte, lograr el aumento significativo en el crecimiento de la población de microalgas de manera que haya una mayor absorción de nutrientes y por otro lado, encontrar una forma fácil de eliminar las microalgas del agua después del tratamiento. Si consideramos que las Microalgas como plantas microscópicas, en teoría su crecimiento podría verse favorecido por las bacterias promotoras del crecimiento en plantas, las cuales mejoran el desarrollo de muchos cultivos de importancia agronómica.

Para asegurar una estrecha proximidad física entre las microalgas y bacterias es necesario atrapar a los dos microorganismos en una matriz esféricas transparente que deben cumplir ciertos requisitos; por un lado permitir la entrada de luz necesaria para que las microalgas lleven a cabo sus procesos fotosintéticos; por otro lado debe ser lo suficientemente pequeña para permitir la difusión del O2 y nutrientes dentro de la esfera y al mismo tiempo suficientemente grande y pesada para evitar su flotación y asegurar su completo sumergimiento en el agua residual. De esta manera cuando el tratamiento del agua residual finaliza, solo es necesario recolectar las esferas, dejando el agua tratada libre de la población microbiol. Este podría ser un sistema biológico artificial que no existe en la naturaleza con microalgas y bacterias. En este estudio se utilizó la microalga Chlorella y a la bacteria Azospirillum brasilense, promotora del crecimiento de las plantas, conocida por ser una bacteria sin un hospedero específico, que puede aumentar el crecimiento y cosecha de numerosas plantas. Para crear el sistema biológico se inmovilizó a los 2 microorganismos en una esfera de alginato (polímero de alga) y se obtuvo que la bacteria de procedencia agrícola tiene el mismo efecto sobre la planta unicelular, las células se multiplican más rápidamente creando poblaciones de microalgas significativamente más grandes. También se aumenta la concentración de pigmentos de  la microalga característicamente tan importantes para los microorganismos fotosintetizadores que derivan de su energía de la luz y el nivel de lípidos permitiendo una mayor supervivencia de la microalga para absorber amonio y fósforo del agua residual doméstica se incrementa significativamente. Más aún la bacteria sobrevive por un tiempo más largo en presencia de la bacteria que cuando esta sola, es posible utilizar el mismo lote de esferas inmovilizadas repetidamente y eliminar más eficientemente los nutrientes del agua residual.

Fuente:

Herrera L (2009) Tratamiento de Aguas de Desecho