METlands: una nueva generación de humedales basados en microorganismos

electroactivos

Abraham Esteve Núñez

Geobacter

e-

e-

e- e-

e-

e-

(+) (-)

…transferir electrones

a materiales conductores:

generar corriente eléctrica

…aceptar electrones

de materiales conductores:

consumir electricidad

Los microorganismos electroactivos son capaces de

Tratamiento standar para eliminar contaminantes en aguas

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Centro de EstudiosHidrográficos

Reacciones de síntesis

COHN + O2 + Nutrientes + Energía + bacterias CO2 + NH3 + C5H7NO2

Reacciones de respiración endógena

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + energía

ESQUEMA DE UN PROCESO

DE FANGOS ACTIVADOS

O2 O2 O2

O2

e- + O2 H2O

DBO

5

Centro de EstudiosHidrográficos

Reacciones de síntesis

COHN + O2 + Nutrientes + Energía + bacterias CO2 + NH3 + C5H7NO2

Reacciones de respiración endógena

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + energía

ESQUEMA DE UN PROCESO

DE FANGOS ACTIVADOS

e- + CO2 CH4

DBO

biogas

Tratamiento anaerobio para eliminar contaminantes en aguas

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Centro de EstudiosHidrográficos

Reacciones de síntesis

COHN + O2 + Nutrientes + Energía + bacterias CO2 + NH3 + C5H7NO2

Reacciones de respiración endógena

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + energía

ESQUEMA DE UN PROCESO

DE FANGOS ACTIVADOS

e-

DBO

Corriente

eléctrica

e- e- e-

e-

e-

Ayudando al tratamiento anaerobio mediante material conductor de la electricidad

Geobacter en las capas internas del biofilm Geobacter

Eubacteria Capas externas del biofilm

Polarized AC particle

e-

e-

e- e-

DBO

CO2

potential

-

+

DBO

+

-

Geobacter como

“enchufe” biológico

www.smartwetland.es

Solar panel

control center

METland

Centro de control

INDUSTRIAL PC POWER SOURCE

POWER

CONTROL

PROBES

Current production under COD-limitation and starvation

INLET OFF

INLET ON

TIME / h

Changes in flow rate affect current in the

range of 5 mA/h

Aguirre et al. 2016 Env.Science: Water Research & Technology

>90% COD REMOVAL AT HIGH LOADING RATE

FULFILL LEGAL DISCHARGE REQUIREMENTS AT HRT AS LOW AS 12 HOURS

Los microorganismos electroactivos también

trabajan en condiciones de operación aerobias

iMETland:A new generation of Microbial

Electrochemical Wetland for effective decentralized

wastewater treatment systems

Hybrid of MET (Microbial Electrochemical Technologies) and wetland

METland:

www.imetland.eu

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Cambio en el paradigma de los tratamientos biológicos

Reducción del área en 10 veces

Integración paisajística

Monitorización y control por TIC

METland & sensors

current

La corriente generada por los microorganismos puede ser monitorizada

mediante una app para smartphone

MET aplicado en pequeñas comunidades

200 hab 1000m altitude

Android app for real time monitoring of current

>95% COD removal

Superficie

45 m2

Bioelectrofiltro METfilter para 30m3/dia

Humedal artificial convencional 700 m2

Take home messages

• Los METlands pueden reducir hasta 10 veces los requerimientos de espacio sin problemas de colmatación

• No requieren energía

• Pueden operar en condiciones nitrificantes

• Eliminan emergentes

• Permiten control remoto y on line del sistema

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