Juan José Vidal Vargas y Paula Andrea Céspedes Grattz, hoy ingenieros químicos graduados de la UdeA, son oriundos de Neiva, Huila, e Ibagué, Tolima, respectivamente. Foto: Dirección de Comunicaciones / 

Una asignatura del último semestre del pregrado de Ingeniería Química fue el punto de partida de la investigación «Viabilidad de la eliminación de nitrógeno y fósforo de aguas residuales tratadas mediante microalgas y posible uso de microalgas como biofertilizantes». En ese curso, los entonces estudiantes Juan José Vidal Vargas y Paula Andrea Céspedes Grattz —ella, joven investigadora del grupo Procesos Químicos Industriales de la Facultad de Ingeniería—, destacaron por su buena química de trabajo y su interés común por la investigación aplicada, razones por las cuales el grupo de investigación los invitó a vincularse a la línea de estudios sobre microalgas y su valorización a partir de la elaboración de bioproductos.

Durante ocho meses, ambos estudiantes evaluaron el potencial de las microalgas para eliminar nitrógeno y fósforo de aguas residuales tratadas, y aprovechar la biomasa obtenida como biofertilizante. Su estudio, publicado en la revista Ingeniería de Procesos del Agua, propone una alternativa para mitigar la contaminación por estos elementos y, al mismo tiempo, generar valor a partir de lo que actualmente se considera un desecho.

«Este proyecto surgió del interés de realizar una investigación con resultados aplicables y que fueran viables tanto técnica como financieramente. Existen muchos proyectos interesantes que no consideran la parte económica y eso hace que se queden en lo académico. Nosotros queríamos realizar un proceso escalable, que pudiera verse reflejado en el mundo real», comentó Paula Andrea Céspedes Grattz, ingeniera química de la UdeA y coinvestigadora del proyecto ganador del Premio a la Investigación Universidad de Antioquia 2025, Primera Categoría para Estudiantes.

De acuerdo con Juan José Vidal Vargas, ingeniero químico de la UdeA y coinvestigador del trabajo galardonado, en la regulación ambiental del país para este tipo de desechos encontraron una problemática y, al mismo tiempo, una oportunidad. «En Colombia hay un problema con la legislación ambiental. Aunque existe una norma que indica qué se debe hacer con los contaminantes en las aguas residuales, en muchos casos —como con el nitrógeno y el fósforo— solo exige analizarlos y reportarlos, pero no fija límites máximos permisibles, lo que deja la posibilidad de que exista un exceso de estos elementos en esos vertimientos», explicó.

En Colombia, la Resolución 0631 de 2015 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible establece los parámetros y valores máximos permisibles de contaminantes para los diferentes sectores industriales, y define las condiciones para el control y monitoreo de las aguas residuales.

Si bien el fósforo y el nitrógeno son nutrientes esenciales para el crecimiento de plantas y microorganismos, el exceso de estos en los cuerpos de agua es una de las principales causas de eutrofización, un proceso que ocurre cuando los ecosistemas acuáticos reciben una carga excesiva de nutrientes. Esto provoca un crecimiento acelerado de algas y otras plantas que, al morir y descomponerse, consumen gran parte del oxígeno disuelto, generando zonas muertas donde los peces y otras especies no pueden sobrevivir.

En este punto, el cultivo de microalgas se plantea como una alternativa complementaria a las plantas de tratamiento de aguas residuales, cuya eficiencia frente a esta problemática —según la investigación desarrollada por los estudiantes— es cercana al 50 %.

«Las microalgas se alimentan de los nutrientes presentes en los efluentes de las aguas residuales —como nitrógeno, fósforo y potasio—. Ese exceso de nutrientes las hace crecer, y luego la biomasa resultante puede usarse como biofertilizante para otras plantas», explicó Céspedes Grattz.

Muestras de las microalgas utilizadas en la investigación. Foto: Cortesía de los investigadores

Para llevar a cabo esta investigación y determinar la viabilidad de eliminar con microalgas el nitrógeno y el fósforo de aguas residuales tratadas, los investigadores emplearon distintos efluentes de origen doméstico, lácteo y avícola en Antioquia, así como tres tipos de microalgas —Chlorella Sorokiniana, Scenedesmus sp. y Spirulina—. De acuerdo con los hallazgos, las cepas seleccionadas tienen un alto potencial para disminuir las concentraciones de nutrientes en las aguas residuales y, además, generar valor a partir de la biomasa resultante al usarla como biofertilizante. Según la investigación, el costo operativo estimado para su producción sería de 1 USD por kilogramo, con un posible precio de venta cercano a los 20 USD por kilogramo.

«Lo que hicimos fue crear un proceso técnica y económicamente viable que ayuda a reducir la contaminación. Todavía hace falta más investigación en este tipo de tecnologías, en la geometría de los biorreactores y en poder trabajar con cepas de microalgas nacionales en estos procesos, pero demostramos que sí se puede y que es rentable», afirmó Vidal Vargas.

«Es muy satisfactorio saber que esta investigación aporta al desarrollo tecnológico del país y ver que fue reconocida es un plus y una gran motivación para seguir trabajando con la misma vocación», agregó Céspedes Grattz.

Solos no hubiese sido posible

La materialización de lo que comenzó como una idea acompañada de una fuerte motivación no habría sido posible sin el acompañamiento de los docentes e investigadores del grupo de investigación Procesos Químicos Industriales —PQI—, adscrito a la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia.

De acuerdo con los ganadores del Premio, la guía, el conocimiento y la experiencia de los profesores David Ocampo y Alejandro Pérez fueron fundamentales durante todo el proceso de la investigación, pues fueron ellos quienes vieron potencial en esa primera idea y les ayudaron a encaminarla.

«El acompañamiento que recibimos fue muy importante, sobre todo porque ellos tienen experiencia trabajando con microalgas. Su trayectoria y su visión de la investigación aplicada nos ayudaron a ver cómo hacer que las cosas realmente sucedan», comentó Céspedes Grattz.

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Vidal Vargas y Céspedes Grattz coinciden en que compartir la visión del profesor Ocampo sobre la importancia de que la investigación académica tenga una aplicación práctica fue determinante durante todo el proceso. Al final —aseguran— fue un trabajo en equipo en el que todos aportaron y, aunque hubo momentos de cansancio, trasnochadas y tensiones, todo valió la pena no solo por los resultados de la investigación, sino por todo lo aprendido en el trayecto y por el reconocimiento de la Universidad, que los hace sentirse orgullosos de haber culminado su carrera con la satisfacción de haber dado un poco más.

«Recibir este reconocimiento fue realmente especial. Más que un premio, fue la confirmación de que todo el esfuerzo, las horas de trabajo y la pasión que pusimos en esta investigación valieron la pena», expresó Céspedes Grattz.

Por su parte, Vidal Vargas agregó: «Muchos estudiantes creen que sus ideas son imposibles, y no es así. Si tienen algo en mente, pueden hacerlo realidad. Coméntenselo a sus profesores, llévenlo a grupos de investigación. Lo importante es no cortarse las alas».