Humedal Can Cabanyes, Barcelona. | IDAEA-CSIC
La contaminación por antibióticos en las aguas residuales urbanas e industriales es un problema creciente, especialmente en el sur de Europa, donde el alto consumo de estos fármacos y la escasez de agua agravan la situación. En este contexto, un estudio del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Aigua (IDAEA) del CSIC, bajo el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU), y el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), revela que las soluciones basadas en la naturaleza (NBS, por sus siglas en inglés), como los humedales construidos, emergen como tecnologías efectivas para mejorar la calidad del agua y reducir los contaminantes emergentes.
Este trabajo, publicado en la revista Water Research, evaluó la efectividad del uso de soluciones basadas en la naturaleza como tecnologías terciarias de tratamiento de aguas residuales para eliminar antibióticos y genes de resistencia antimicrobiana a escala real en el río Besòs y Can Cabanyes (Barcelona), en comparación con los tratamientos convencionales.
El estudio ha demostrado que los humedales construidos de flujo superficial eliminan un promedio del 88% de los antibióticos presentes, mientras que los humedales de flujo subsuperficial horizontal eliminan el 69%, superando significativamente las tecnologías convencionales que combinan filtración por arena, desinfección con luz ultravioleta (UV) y cloración, que eliminan entre un 36% y un 39%. En cuanto a los genes de resistencia a los antibióticos, los sistemas de tratamiento convencionales ya ofrecían una reducción del 99%; sin embargo, los humedales han demostrado la capacidad de eliminar hasta el 99,9% en ambos ciclos estacionales evaluados (verano e invierno).
«Los humedales construidos son sistemas de tratamiento que degradan los materiales encontrados en las aguas residuales mediante procesos físicos, químicos y biológicos que ocurren en la naturaleza. Así, las plantas de los humedales liberan oxígeno y otros productos químicos a través de sus raíces, creando una rizosfera que promueve la presencia de microorganismos específicos que aceleran la biodegradación de los contaminantes», apuntan los investigadores.
Además, el estudio ha destacado que estas soluciones naturales también reducen el riesgo de impacto toxicológico en los ecosistemas en un promedio del 70%, en comparación con el 6% logrado por las tecnologías convencionales.
«Estos hallazgos revelan un avance prometedor en la protección ambiental y la salud pública. Los resultados subrayan la importancia de implementar tecnologías de tratamiento más sostenibles en el sector de aguas residuales, ya que ayudan a minimizar el vertido de antibióticos y genes de resistencia a los antibióticos en los cuerpos de agua superficiales, protegiendo los ecosistemas acuáticos y combatiendo la creciente amenaza de la resistencia antimicrobiana, que está vinculada al aumento de las tasas de mortalidad a nivel global», afirma Víctor Matamoros, investigador del IDAEA y autor principal del estudio.
«De los 22 antibióticos analizados, 13 se detectaron en todas las muestras de agua, con concentraciones que oscilaban entre 2 y 1.200 ng/L. La azitromicina, utilizada para tratar infecciones respiratorias altas o infecciones de los órganos reproductivos, y el sulfametoxazol, empleado en combinación con trimetoprim para tratar infecciones del tracto urinario, fueron los más abundantes. Estos datos coinciden con el uso generalizado de estos antibióticos y sus bajas tasas de eliminación en las plantas de tratamiento de aguas residuales», señala Edward Jair Pastor, investigador predoctoral en IDAEA.
El estudio también muestra que el uso de estos humedales cambia positivamente el perfil del agua, aumentando su calidad al generar una microbiota más alineada con los ecosistemas naturales y, en consecuencia, reduciendo el impacto en ríos y arroyos. Sin embargo, las tecnologías convencionales no muestran diferencias sustanciales en la composición de las comunidades microbiológicas afectadas por las aguas residuales.
Por lo tanto, los humedales no solo son efectivos, sino que también son esenciales para las futuras estrategias de gestión de aguas residuales. Este estudio, que forma parte del proyecto europeo Nature, coordinado por IDAEA-CSIC, abre el camino para promover el uso de soluciones basadas en la naturaleza como puente entre las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes y el entorno receptor, fomentando un buen estado químico y ecológico de los cuerpos de agua superficiales.
«Los humedales presentan una alternativa viable para su aplicación generalizada, alineándose con los objetivos globales de calidad del agua y conservación de los recursos naturales», concluye Matamoros.
EdwardJ. Pastor-Lopez, Mònica Escola Casas, Dominik Hellman, Jochen A. Müller, Víctor Matamoros. Nature-based solutions for antibiotics and antimicrobial resistance removal in tertiary wastewater treatment: Microbiological composition and risk assessment. Water Research. DOI: doi.org/10.1016/j.watres.2024.122038
