Efecto de los metales pesados cadmio y níquel sobre la producción de metano de un lodo anaerobio a escala de laboratorio

Effect of the heavy metals cadmium and nickel on methane production from an anaerobic sludge on a laboratory scale

El objetivo principal de la investigación fue encontrar las concentraciones efectivas de cadmio y níquel que inhibieran en un 50% la producción de metano de un lodo anaerobio. El experimento consistió en someter el lodo al efecto de 10 concentraciones de cada metal, escogidas a partir de una serie geométrica aplicada a un intervalo de concentraciones obtenidas en ensayos preliminares, simultáneamente por cada metal se evaluó un control. Para el cálculo de las concentraciones efectivas se utilizó el método probit modificado. La concentración efectiva encontrada para el níquel fue de 526.8 mg/l en un intervalo de 403.8 mg/L a 690.6 mg/L y para el cadmio fue de 54.2 mg/l en un intervalo de 47.7 mg/L a 60.9 mg/L. Con base en resultados anteriores se puede concluir que el cadmio es más tóxico que el níquel, lo que se corrobora con los resultados que a concentraciones de níquel menores a 20 mg/L, se presentó un efecto estimulante sobre la producción de metano durante todo el tiempo del ensayo.

1. INTRODUCCIÓN 

Los sistemas de tratamiento biológicos anaerobios se consideran frente a los sistemas aerobios una mejor alternativa para resolver de manera adecuada el problema de la gestión de aguas residuales toda vez que cuenta con ventajas comparativas tales como: baja generación de biomasa (lodos), 5 a 10 veces menos; bajo requerimiento de área; tolerancia de altas cargas orgánicas; bajos requerimiento de nutrientes; aptitud para el tratamiento intermitente e incluso estacional. Sin embargo, desventajas como la alta susceptibilidad a la inhibición bacteriana por un gran número de compuestos, son una interferencia que es necesario evaluar cuidadosamente para tomar una decisión al respecto. Un caso particular de estas interferencias lo constituyen los metales pesados adsorbidos sobre la materia orgánica en forma de: iones solubles, complejos orgánicos o precipitados que pueden interferir los grupos tróficos bacterianos con un consecuente bloqueo o muerte de los mismos. 

Con base en una amplia revisión sobre el tema de la interferencia de los metales pesados en el tratamiento biológico anaerobio de aguas residuales, en el año 2000, el Grupo de Ingenierìa y Gestión Ambiental ­GIGA­ de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia, en su laboratorio de biotecnología ambiental, emprendió el estudio del efecto tóxico de metales pesados sobre el metabolismo bacteriano anaerobio. Con el fin de materializar el propósito se realizaron simultáneamente dos estudios en los cuales se evaluaron el cadmio y níquel en un sistema continuo y el cromo y plomo en un sistema estático. Una vez terminados los estudios y evaluadas las metodologías, se concluyó que con el sistema estático se pueden obtener resultados comparables y reproducibles; en consecuencia se tomó la decisión de realizar nuevamente la investigación del efecto tóxico del cadmio y níquel sobre la producción de metano de un lodo anaerobio utilizando este método. 

Las concentraciones efectivas que inhibieron en un 50% la producción de metano de un lodo anaerobio fueron: 526.8 mg/L para níquel en un intervalo de 403.8 mg/L a 690.6 mg/L y 54.2 mg/L para cadmio en un intervalo de 47.7 mg/L a 60.9 mg/L; y se encontró que para concentraciones menores a 20 mg/L de níquel se presentó un efecto estimulante sobre el sistema. Estos resultados permiten concluir que el cadmio es mas tóxico que el níquel y se verificó el supuesto teórico de que para un adecuado metabolismo bacterial se requiere la presencia de cantidades micro de metales pesados.