KNOXVILLE, TN, 23 de julio de 2026 /24-7PressRelease/ -- El agua residual ya no es solo un flujo que limpiar y descargar. También puede contener agua recuperable, nutrientes fertilizantes y energía utilizable, si los sistemas de tratamiento pueden recuperarlos sin aumentar la demanda externa de energía. Un nuevo estudio informa sobre una plataforma autosuficiente que conecta la ósmosis directa asistida eléctricamente (eFO) con una celda de desalinización microbiana (MDC), permitiendo que la electricidad producida por microbios alimentados con aguas residuales impulse la recuperación de nutrientes y agua. En pruebas con aguas residuales sintéticas de ganado, el sistema de circuito cerrado utilizó bioelectricidad generada internamente para impulsar la migración de iones de magnesio, promover la formación de estruvita, aumentar el transporte de agua y mejorar la desalinización. El trabajo ofrece un camino hacia refinerías compactas de aguas residuales que recuperan recursos mientras reducen la dependencia de electricidad externa.

El tratamiento convencional de aguas residuales se ha centrado en gran medida en la eliminación de contaminantes, pero la creciente escasez de agua, las limitaciones energéticas y la demanda de fertilizantes están impulsando el campo hacia la recuperación de recursos. La ósmosis directa (FO) puede extraer agua a través de una membrana con baja presión hidráulica, mientras que los sistemas bioelectroquímicos como las celdas de desalinización microbiana pueden convertir la materia orgánica en electricidad y ayudar a mover sales. Sin embargo, estas herramientas a menudo se ejecutan por separado: los sistemas FO aún enfrentan polarización por concentración y flujo inverso de sal, y la FO asistida eléctricamente generalmente necesita un suministro de energía externo continuo. Basándose en estos desafíos, se necesita investigación en profundidad sobre diseños de tratamiento integrados que puedan recuperar agua, nutrientes y energía en un proceso estable y de baja energía.

Investigadores de la Universidad de Temple y el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey publicaron (DOI: 10.1016/j.ese.2026.100730) el estudio en Environmental Science and Ecotechnology en 2026; el manuscrito fue aceptado el 4 de julio de 2026. El artículo presenta un sistema integrado de ósmosis directa asistida eléctricamente (eFO) y celda de desalinización microbiana (MDC) que utiliza la bioelectricidad generada durante la oxidación de materia orgánica para impulsar la migración de iones, recuperar fertilizante de estruvita, mejorar el flujo de agua y mejorar la desalinización de aguas residuales sintéticas de ganado.

El sistema convierte un desafío de tratamiento en la fuente de energía para otro. En el módulo eFO, un gradiente osmótico extrae agua del lado de las aguas residuales hacia una solución de sulfato de magnesio. Cuando se aplica un campo eléctrico suave, los iones de magnesio migran de regreso al lado de las aguas residuales, donde reaccionan con amonio y fosfato y precipitan como estruvita, hexahidrato de fosfato de amonio y magnesio, un fertilizante de liberación lenta. En la MDC, los microorganismos electroactivos oxidan materia orgánica, generan electrones y apoyan la desalinización. Los investigadores recolectaron esta electricidad microbiana, la almacenaron en un supercondensador de 400 faradios, regularon el voltaje y la alimentaron de vuelta a la unidad eFO. A escala de banco, la MDC generó más de 7.0 milivatios, mientras que el módulo eFO consumió menos de 1.0 milivatios. En comparación con el control, el flujo de agua aumentó un 57%, la recuperación de estruvita aumentó de 0.25 a 0.71 gramos a 1.8 voltios, y la eficiencia total de desalinización mejoró un 45%. A mayor voltaje, la recuperación de estruvita alcanzó 1.03 gramos a 3.8 voltios. Para guiar la operación, el equipo también desarrolló un modelo híbrido que combinaba ecuaciones de transporte mecanicista con una máquina de vectores de soporte (SVM), permitiendo la predicción de la recuperación de estruvita, la demanda química de oxígeno (DQO), la conductividad y la producción de energía en diferentes condiciones operativas.

Los autores dijeron que el estudio muestra cómo el tratamiento de aguas residuales puede rediseñarse como un bucle conectado de recuperación de recursos en lugar de un conjunto de operaciones unitarias separadas. Dijeron que el paso importante no solo radicó en acoplar un proceso de membrana con un proceso bioelectroquímico, sino también en permitir que la electricidad generada por microorganismos controle directamente el movimiento de iones y la formación de fertilizantes. En su opinión, esta retroalimentación interna hace que el enfoque sea más práctico para corrientes ricas en nutrientes, como las aguas residuales de ganado, donde la recuperación de agua, el control de salinidad y la recuperación de fósforo pueden crear valor.

Los resultados apuntan a aplicaciones en el tratamiento descentralizado de aguas residuales, la gestión de residuos agrícolas y futuras instalaciones de recuperación de recursos. El documento también deja claro que la ampliación requerirá trabajo de ingeniería: la MDC produjo suficiente energía para el módulo eFO, pero los tiempos de retención hidráulica, el dimensionamiento del módulo, la cosecha de estruvita, la incrustación de membranas y la durabilidad del electrodo aún necesitan optimización. Una evaluación técnico-económica (TEA) estimó un costo neto de tratamiento a escala de banco de 10.2 dólares estadounidenses por metro cúbico, que se reduce a 3.3 dólares estadounidenses por metro cúbico en un escenario de ampliación a escala de ingeniería.

Referencias
DOI
10.1016/j.ese.2026.100730

URL de la fuente original
https://doi.org/10.1016/j.ese.2026.100730

Información de financiación
El estudio fue apoyado parcialmente por la Oficina de Recuperación de los EE. UU. (Premio#: 13761566 y R22AC00433) y el proyecto NSF/BSF (Premio#: 2215387). La publicación de este artículo fue financiada en parte por el Fondo de Publicación de Acceso Abierto de las Bibliotecas de la Universidad de Temple.

Acerca de Environmental Science and Ecotechnology
Environmental Science and Ecotechnology (ISSN 2666-4984) es una revista internacional, revisada por pares y de acceso abierto publicada por Elsevier. La revista publica opiniones e investigaciones significativas en todo el espectro de la ecología y las ciencias ambientales, como cambio climático, sostenibilidad, conservación de la biodiversidad, medio ambiente y salud, catálisis/procesamiento verde para el control de la contaminación e ingeniería ambiental impulsada por IA. El último factor de impacto de ESE es 14.3, según el Journal Citation ReportsTM 2024.

Chuanlink Innovations, donde las ideas revolucionarias encuentran su verdadero potencial. Nuestro nombre, arraigado en la esencia de la transmisión y la conexión, refleja nuestro compromiso de fomentar la innovación y facilitar el viaje de las ideas desde su inicio hasta su realización.

Enlace relacionado:
http://chuanlink-innovations.com

Descargo de responsabilidad: Esta traducción ha sido generada automáticamente por NewsRamp™ para 24-7 Press Release (colectivamente referidos como "LAS EMPRESAS") utilizando plataformas de inteligencia artificial generativas de acceso público. LAS EMPRESAS no garantizan la exactitud ni la integridad de esta traducción y no serán responsables por ningún error, omisión o inexactitud. La confianza en esta traducción es bajo su propio riesgo. LAS EMPRESAS no son responsables por ningún daño o pérdida resultante de tal confianza. La versión oficial y autoritativa de este comunicado de prensa es la versión en inglés.